JP2002208505A - Organic positive temperature coefficient thermistor - Google Patents
Organic positive temperature coefficient thermistorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、温度センサーや過
電流保護素子として用いられ、温度上昇とともに抵抗値
が増大するPTC(positive temperature coefficient
of resistivity)特性を有する有機質正特性サーミス
タに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a PTC (positive temperature coefficient) which is used as a temperature sensor or an overcurrent protection element and whose resistance value increases with an increase in temperature.
organic positive temperature coefficient thermistor having a characteristic of resistivity).
【0002】[0002]
【従来の技術】結晶性熱可塑性高分子に導電性粒子を分
散させた有機質正特性サーミスタはこの分野では公知で
あり、米国特許第3243753号明細書および同第3
351882号明細書等に開示されている。抵抗値の増
大は、結晶性高分子が融解に伴って膨張し、導電性微粒
子の導電経路を切断するためと考えられている。2. Description of the Related Art Organic positive temperature coefficient thermistors in which conductive particles are dispersed in a crystalline thermoplastic polymer are known in the art, and are disclosed in U.S. Pat.
No. 351882 and the like. It is thought that the increase in the resistance value is due to the fact that the crystalline polymer expands with melting and cuts the conductive path of the conductive fine particles.
【0003】有機質正特性サーミスタは、過電流・加熱
保護素子、自己制御型発熱体、温度センサー等に利用す
ることができる。これらに要求される特性としては、非
動作時の室温抵抗値が十分低いこと、室温抵抗値と動作
時の抵抗値の変化率が十分大きいこと、繰り返し動作に
よる抵抗値の変化が小さいことが挙げられる。[0003] Organic positive temperature coefficient thermistors can be used for overcurrent / heating protection elements, self-regulating heating elements, temperature sensors, and the like. The characteristics required of these are that the room temperature resistance during non-operation is sufficiently low, the rate of change between the room temperature resistance and the resistance during operation is sufficiently large, and the change in resistance due to repeated operation is small. Can be
【0004】こうした要求特性を満足させるために、ワ
ックス等の低分子有機化合物を用い、バインダーとして
熱可塑性高分子をマトリックスとする有機質正特性サー
ミスタが提案されている。このような有機質正特性サー
ミスタとしては、例えば、ポリイソブチレン/パラフィ
ンワックス/カーボンブラック系(F.Bueche,J.Appl.Phy
s.,44,532,1973)、スチレン−ブタジエンラバー/パラ
フィンワックス/カーボンブラック系(F.Bueche,J.Poly
mer Sci.,11,1319,1973)、低密度ポリエチレン/パラフ
ィンワックス/カーボンブラック系(K.Ohe et al.,Jpn.
J.Appl.Phys.,10,99,1971)がある。また、特公昭62-165
23号、特公平7-109786号、同7-48396号、特開昭62-5118
4号、同62-51185号、同62-51186号、同62-51187号、特
開平1-231284号、同3-132001号、同9-27383号、同9-694
10号の各公報にも低分子有機化合物を使った有機質正特
性サーミスタを用いた自己温度制御発熱体、限流素子等
が開示されている。これらの場合は低分子有機化合物の
融解により抵抗値が増大すると考えられる。In order to satisfy such required characteristics, an organic positive temperature coefficient thermistor using a low molecular weight organic compound such as a wax and using a thermoplastic polymer as a matrix as a binder has been proposed. As such an organic positive temperature coefficient thermistor, for example, polyisobutylene / paraffin wax / carbon black (F. Bueche, J. Appl. Phy.
s., 44 , 532, 1973), styrene-butadiene rubber / paraffin wax / carbon black system (F. Bueche, J. Poly)
mer Sci., 11 , 1319, 1973), low-density polyethylene / paraffin wax / carbon black system (K.Ohe et al., Jpn.
J. Appl. Phys., 10 , 99, 1971). In addition, Japanese Patent Publication 62-165
No. 23, Tokuhei 7-109786, 7-48396, JP-A-62-5118
No. 4, No. 62-51185, No. 62-51186, No. 62-51187, JP-A No. 1-231284, No. 3-132001, No. 9-27383, No. 9-694
No. 10 also discloses a self-temperature controlled heating element, a current limiting element, and the like using an organic positive temperature coefficient thermistor using a low molecular weight organic compound. In these cases, it is considered that the resistance value increases due to the melting of the low molecular weight organic compound.
【0005】低分子有機化合物を用いると、一般に高分
子に比べて結晶化度が高いため、昇温により抵抗が増大
する際の立ち上がりが急峻になるという利点がある。ま
た、高分子は過冷却状態を取りやすいため、通常、昇温
時に抵抗値が増大する温度より降温時に抵抗値が減少す
る温度の方が低くなるようなヒステリシスを示すが、低
分子有機化合物を用いることでこのヒステリシスを抑え
ることができる。さらには、融点の異なる低分子有機化
合物を用いれば、抵抗が増大する温度(動作温度)を簡
単に制御できる。高分子の場合、分子量や結晶化度の違
い、また、コモノマーと共重合することによって融点が
変化し、動作温度を変化させることができるが、その
際、結晶状態の変化を伴うために十分なPTC特性が得
られないことがある。これは、特に100℃以下に動作
温度を設定するときに、より顕著になる傾向がある。[0005] The use of a low-molecular organic compound generally has a higher degree of crystallinity than a polymer, and thus has the advantage that the rise when the resistance is increased by increasing the temperature becomes steep. In addition, since polymers tend to take a supercooled state, they usually show hysteresis such that the temperature at which the resistance value decreases when the temperature rises is lower than the temperature at which the resistance value increases when the temperature rises. By using this, this hysteresis can be suppressed. Further, when low-molecular organic compounds having different melting points are used, the temperature at which the resistance increases (operating temperature) can be easily controlled. In the case of polymers, the difference in molecular weight and crystallinity, and the change in melting point due to copolymerization with a comonomer, can change the operating temperature. PTC characteristics may not be obtained. This tends to be more noticeable especially when the operating temperature is set to 100 ° C. or lower.
【0006】しかし、上記文献に開示されている有機質
正特性サーミスタでは、導電性粒子としてカーボンブラ
ックや黒鉛が用いられているので、低い初期(室温)抵
抗と大きな抵抗変化率とを両立させていない。これらの
文献の中で、Jpn.J.Appl.Phys.,vol10,p.99,1971には、
比抵抗値(Ω・cm)が108Ω・cmに増加した例が示さ
れているが、室温での比抵抗値は104Ω・cmで非常に
高く、特に過電流保護素子や温度センサーに使うには実
用的ではない。また、他の文献における抵抗値(Ω)あ
るいは比抵抗値(Ω・cm)の増加は、いずれも101 Ω
以下から104Ω程度の範囲にあり、室温抵抗も十分低
いものではない。However, in the organic positive temperature coefficient thermistor disclosed in the above document, since carbon black or graphite is used as the conductive particles, a low initial (room temperature) resistance and a large resistance change rate are not compatible. . In these documents, Jpn.J.Appl.Phys., Vol10, p.99,1971
Although an example in which the specific resistance (Ω · cm) has been increased to 10 8 Ω · cm is shown, the specific resistance at room temperature is very high at 10 4 Ω · cm, and particularly, an overcurrent protection element and a temperature sensor. Not practical to use. Further, the increase in the resistance value (Ω) or the specific resistance value (Ω · cm) in other documents is 10 1 Ω.
It is in the range from the following to about 10 4 Ω, and the room temperature resistance is not sufficiently low.
【0007】特開平5−47503号公報には、結晶性
重合体とスパイク状の突起を有する導電性粒子を有する
有機質正特性サーミスタが開示されている。また、米国
特許第5378407号明細書にも、スパイク状の突起
を有するフィラメント形状のNiと、結晶性ポリオレフ
ィン、オレフィン系コポリマーまたはフルオロポリマー
とからなる有機質正特性サーミスタが開示されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-47503 discloses an organic positive temperature coefficient thermistor having a crystalline polymer and conductive particles having spike-like projections. U.S. Pat. No. 5,378,407 also discloses an organic positive temperature coefficient thermistor comprising filamentary Ni having spike-shaped protrusions and a crystalline polyolefin, olefin copolymer or fluoropolymer.
【0008】しかしながら、これらのものでは、低い初
期抵抗と大きな抵抗変化を両立させる効果は向上するも
のの、低分子有機化合物を動作物質に用いていないので
ヒステリシスの点が不十分であり、特に温度センサーの
ような用途には適さない。また、動作時に抵抗が増加し
た後さらに加熱すると、温度上昇とともに抵抗値が減少
するNTC特性(negative temperature coefficient o
f resistivity )を示すという問題がある。なお、上記
公報および上記明細書では、低分子有機化合物を用いる
ことは全く示唆されていない。しかも、これらのもの
は、動作温度は100℃超である。動作温度が60〜7
0℃のものもあるが、これらは繰り返し動作による特性
が不安定であり、実用的でない。[0008] However, in these devices, although the effect of achieving both a low initial resistance and a large change in resistance is improved, the hysteresis point is insufficient because a low molecular organic compound is not used as a working material, and particularly, a temperature sensor is not used. It is not suitable for such uses. In addition, when the heating is further performed after the resistance increases during operation, the NTC characteristic (negative temperature coefficient o) in which the resistance value decreases as the temperature increases.
f resistivity). Note that the above publication and the above specification do not suggest using a low molecular weight organic compound at all. Moreover, these have operating temperatures above 100 ° C. Operating temperature is 60-7
Some of them are 0 ° C., however, these are not practical because their characteristics due to repeated operation are unstable.
【0009】本発明者らは、特開平11−168005
号公報において、熱可塑性高分子マトリックス、低分子
有機化合物およびスパイク状の突起を有する導電性粒子
を含む有機質正特性サーミスタを提案している。このも
のは、室温比抵抗が8×10 -2Ω・cm以下で十分低く、
動作時と非動作時の抵抗変化率が11桁以上と大きく、
さらには、温度−抵抗曲線のヒステリシスが小さい。し
かも、その動作温度は40〜100℃である。低い室温
比抵抗と大きい抵抗変化が両立し、動作温度が低いた
め、2次電池の過電流、加熱保護素子として特に好適に
使うことができる。The present inventors have disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-168005.
In the publication, thermoplastic polymer matrix, low molecular
Organic compound and conductive particles having spike-like protrusions
We propose an organic positive temperature coefficient thermistor containing. This one
The reason is that the room temperature resistivity is 8 × 10 -2Ω ・ cm or less, low enough
The resistance change rate during operation and non-operation is as large as 11 digits or more,
Furthermore, the hysteresis of the temperature-resistance curve is small. I
The operating temperature is 40 to 100 ° C. Low room temperature
Both the specific resistance and the large resistance change are compatible, and the operating temperature is low.
Especially suitable for overcurrent and heating protection elements of secondary batteries
Can be used.
【0010】本発明者らはさらに、低分子有機化合物の
低い融点と、低い溶融粘度に起因すると思われる、特性
安定性が不十分であるという問題点を見いだした。素子
の動作、復帰は溶融と凝固を繰り返すため、その際結晶
状態や分散状態が変化するのが原因と思われる。特に、
高温高湿加速試験や断続負荷試験を行うと、抵抗の増加
が顕著に現れる。これを改良するために、特開2000
−200704号公報において、少なくとも2種類の高
分子マトリックスを用いる検討がなされている。[0010] The present inventors have further found that the low molecular weight organic compound has a low melting point and a low melt viscosity, which results in insufficient characteristic stability. Since the operation and restoration of the element repeat melting and solidification, it is considered that the crystal state and the dispersion state change at that time. In particular,
When a high-temperature and high-humidity acceleration test or an intermittent load test is performed, an increase in resistance appears remarkably. To improve this, Japanese Patent Application Laid-Open
In JP-A-200704, studies have been made to use at least two types of polymer matrices.
【0011】前記米国特許5378407号には、結晶性ポリ
オレフイン、オレフイン系コポリマー、またはフルオロ
ポリマーにさらにエラストマー、非晶性熱可塑性ポリマ
ーまたは他の結晶性ポリマーがブレンドできることが開
示されているが、何ら具体的効果や実施例は示されてい
ない。特開昭54−16697公報には、少なくとも2
つの離れている結晶の融点を有する結晶性の熱可塑性重
合体成分と、エラストマーを含むPTC組成物が開示され
ているが、導電性粒子として力ーボンブラックのみが開
示されており、本発明のように低い室温抵抗と大きい抵
抗変化率の両立はなされていない。また、熱衝撃性に関
する検討や低分子有機化合物の使用についての言及もな
い。US Pat. No. 5,378,407 discloses that crystalline polyolefin, olefin-based copolymer, or fluoropolymer can be blended with an elastomer, an amorphous thermoplastic polymer, or another crystalline polymer. No effects or examples are shown. JP-A-54-16697 discloses at least 2
A crystalline thermoplastic polymer component having a melting point of two separated crystals, and a PTC composition containing an elastomer are disclosed, but only Rybon black is disclosed as conductive particles, as in the present invention. Neither low room temperature resistance nor high resistance change rate is achieved. In addition, there is no discussion on thermal shock resistance or use of low molecular weight organic compounds.
【0012】また、特開昭63−279589号公報、
特開平5−266974号公報、特開平8−13843
9号公報、特開平8−316005号公報、特開平10
−334733号公報にもエラストマーを含むPTC組成
物が開示されているが、本出願のようにスパイク状の突
起を有する導電性粒子や低分子有機化合物の使用につい
ては言及されておらず、よって低い室温抵抗と大きい抵
抗変化率が両立されたものではない。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-279589,
JP-A-5-266974, JP-A-8-13843
9, JP-A-8-316005, JP-A-10-316005
-334733 also discloses a PTC composition containing an elastomer, but does not mention the use of conductive particles having spike-like projections or a low-molecular organic compound as in the present application, and thus has a low level. The room temperature resistance and the large resistance change rate are not compatible.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、有機
質正特性サーミスタの信頼性を向上させ、特性の安定性
を向上させることである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve the reliability of an organic positive temperature coefficient thermistor and to improve the stability of the characteristics.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手投】(1) 少なくとも2種
以上の高分子化合物からなるマトリクスおよび低分子有
機化合物、スパイク状の突起を有する導電性粒子からな
り、前記高分子マトリックスが熱可塑性エラストマーを
含む有機質正特性サーミスタ。 (2) 前記熱可塑性エラストマーを、マトリクス全体
に対して2〜60質量%含有する上記(1)の有機質正
特性サーミスタ。 (3) 前記低分子有機化合物の融点が40℃から20
0℃である上記(1)または(2)の有機質正特性サー
ミスタ。 (4) 前記スパイク状の突起を有する導電性粒子が鎖
状に連なっている上記(1)〜(3)のいずれかの有機
質正特性サーミスタ。 (5) 前記低分子有機化合物が高分子マトリックス中
に偏析している上記(1)〜(4)のいずれかの有機質
正特性サーミスタ。 (6) 二次電池の保譲回路素子である上記(1)〜
(5)のいずれかの有機質正特性サーミスタ。(1) A matrix comprising at least two or more polymer compounds, a low molecular organic compound, and conductive particles having spike-like projections, wherein the polymer matrix is a thermoplastic elastomer. Organic positive temperature coefficient thermistor containing. (2) The organic positive temperature coefficient thermistor according to (1), wherein the thermoplastic elastomer is contained in an amount of 2 to 60% by mass based on the entire matrix. (3) The melting point of the low molecular weight organic compound is from 40 ° C. to 20
The organic positive temperature coefficient thermistor according to (1) or (2), wherein the temperature is 0 ° C. (4) The organic positive temperature coefficient thermistor according to any one of (1) to (3), wherein the conductive particles having the spike-like protrusions are connected in a chain. (5) The organic positive temperature coefficient thermistor according to any one of (1) to (4), wherein said low molecular weight organic compound is segregated in a polymer matrix. (6) The above (1) to (10) which are transferable circuit elements of a secondary battery
The organic positive temperature coefficient thermistor according to any of (5).
【0015】[0015]
【作用】本発明の有機質正特性サーミスタは、高分子マ
トリックス及び低分子有機化合物、スパイク状の突起を
有する導電性粒子からなることを特長とする。The organic positive temperature coefficient thermistor of the present invention is characterized by comprising a polymer matrix, a low molecular weight organic compound, and conductive particles having spike-like projections.
【0016】スパイク状の導電性粒子を用いるため、そ
の形状によリトンネル電流が流れやすくなり、球状の導
電性政子よりも室温抵抗を低減することができると考え
られる。また導電性粒子間の間隔が球状のものより大き
いため、抵抗変化を大きくすることができる。It is considered that the use of spike-shaped conductive particles makes it easier for a retunnel current to flow due to the shape thereof, and that the room-temperature resistance can be reduced as compared with a spherical conductive particle. Further, since the distance between the conductive particles is larger than that of the spherical particles, the resistance change can be increased.
【0017】本発明では、低分子有機化合物の融解に伴
う膨張で抵抗値を増大させるため、結晶性高分子の融解
で動作させるより温度−抵抗曲線のヒステリシスが小さ
くなる。また、融点の異なる低分子有機化合物を用いれ
ば、動作温度の調整は容易である。In the present invention, the hysteresis of the temperature-resistance curve is reduced as compared with the case where the operation is performed by melting the crystalline polymer, since the resistance value is increased by expansion caused by the melting of the low molecular weight organic compound. If low-molecular-weight organic compounds having different melting points are used, the operating temperature can be easily adjusted.
【0018】さらに本発明者らは、高分子マトリックス
の少なくとも一部に熱可塑性エラストマーを用いること
でさらに素子の長期耐久性が向上することを見いだし
た。Further, the present inventors have found that the use of a thermoplastic elastomer for at least a part of the polymer matrix further improves the long-term durability of the device.
【0019】本発明で用いられる高分子マトリックスに
より、溶融粘度が低い低分子有機化合物が動作し融解し
たときの素子の変形を防ぐことができる。また、複数の
高分子マトリックスを用い、その少なくとも1種に熱可
塑性エラストマーを用いると、耐熱衝撃性が向上し、低
い室温抵抗と大きな抵抗変化が安定して長期にわたって
維持されることが判明した。The polymer matrix used in the present invention can prevent the element from being deformed when the low molecular organic compound having a low melt viscosity operates and melts. In addition, it was found that when a plurality of polymer matrices were used and at least one of them was a thermoplastic elastomer, the thermal shock resistance was improved, and a low room temperature resistance and a large resistance change were stably maintained for a long period of time.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】本発明の有機質正特性サーミスタ
は、複数種類の高分子マトリックス及び低分子有機化合
物、スパイク状の突起を有する導電性粒子からなり、高
分子マトリックスとして熱可塑性エラストマーを含むこ
とを特長とする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The organic positive temperature coefficient thermistor of the present invention comprises a plurality of types of polymer matrices, low molecular weight organic compounds, and conductive particles having spike-like projections, and contains a thermoplastic elastomer as the polymer matrix. Features.
【0021】熱可塑性エラストマーを用いることによる
効果は以下の通りである。低分子有機化合物は溶融粘度
が非常に低いため容易に流動し、動作温度で抵抗が増加
した後電流を流し続けることで導電性粒子がマトリック
ス中で再配列し、動作して抵抗が上昇した後に抵抗が減
少するNTC現象が起きたり、昇温時抵抗が増加し始める
温度よりも降温時に抵抗が減少し始める温度のほうが高
くなってしまうことが起こる。これは、マトリックスと
して高融点の熱可塑性高分子、例えば高密度ポリエチレ
ンのみを用いたときに顕著に起きる。The effects of using a thermoplastic elastomer are as follows. Low molecular organic compounds flow very easily due to their very low melt viscosity, and after the resistance increases at operating temperature, the current continues to flow, causing the conductive particles to rearrange in the matrix and operate and increase resistance. The NTC phenomenon in which the resistance decreases may occur, or the temperature at which the resistance starts to decrease when the temperature drops may be higher than the temperature at which the resistance starts to increase when the temperature rises. This occurs remarkably when only a high melting point thermoplastic polymer such as high density polyethylene is used as the matrix.
【0022】一方、マトリックスとして低分子有機化合
物の融点に比較的近い融点を持つもの、例えば低融点ポ
リオレフィンを用いると、低分子有機化合物が溶融した
直後に融解を始めるため、溶融成分の粘度を高め、上記
導電性粒子の再配列を抑えることができ、上記欠点を抑
えることができる。しかし、動作を繰り返すと室温抵抗
値の顕著な増加が見られる。低融点のポリオレフィンは
低分子有機化合物の融解で動作させると融点が近いため
1部溶融する。低融点ポリオレフィンは側鎖を多く含
み、もしくは共重合体であるため、側鎖を含まないホモ
ポリマーと比較すると結晶化に要する時間が長い。その
ため、一度溶融した後に凝固すると充分結晶化すること
ができずアモルフアス部分を多く含み、系全体が膨張し
たままとなり、動作を繰り返すと室温抵抗が徐々に増加
すると考えられる。On the other hand, when a matrix having a melting point relatively close to the melting point of the low molecular weight organic compound, for example, a low melting point polyolefin is used, melting starts immediately after the low molecular weight organic compound is melted. In addition, the rearrangement of the conductive particles can be suppressed, and the above-described defect can be suppressed. However, when the operation is repeated, a remarkable increase in the room temperature resistance value is observed. Low melting point polyolefins have similar melting points when operated by melting low molecular organic compounds
One part melts. Since the low-melting-point polyolefin contains many side chains or is a copolymer, the time required for crystallization is longer than that of a homopolymer containing no side chains. Therefore, once melted and then solidified, it cannot be sufficiently crystallized, contains a large amount of amorphous portion, the entire system remains expanded, and it is considered that the room temperature resistance gradually increases when the operation is repeated.
【0023】本発明者らは特開2000−200704
号公報において、融点の異なる少なくとも2種類の高分
子マトリックス、具体的に低分子有機化合物より融点は
高いが比較的低融点の熱可塑性高分子、さらにこの比較
的低融点の熱可塑性高分子よりも高融点の熱可塑性高分
子を用いることで、上記1種類の熱可塑性高分子のみを
用いたときの欠点を回避することができることを示し
た。The present inventors have disclosed JP-A-2000-200704.
In the publication, at least two types of polymer matrices having different melting points, specifically, a thermoplastic polymer having a melting point higher than that of a low-molecular organic compound but a relatively low melting point, and more than a thermoplastic polymer having a relatively low melting point It has been shown that the use of a high melting point thermoplastic polymer can avoid the disadvantages when only one type of thermoplastic polymer is used.
【0024】しかしながら、上記特開2000−200
704号公報の構成でも特性安定性が不十分であること
が判明した。特に、急激な熱膨張と収縮を繰り返す熱衝
撃試験において劣化が著しい。本発明では高分子マトリ
ックスの一部を熱可塑性エラストマーとし、材料に適度
な弾性を与えることで上記欠点が大幅に改善されること
を見いだした。However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-200
It has been found that the configuration of Japanese Patent No. 704 is insufficient in characteristic stability. In particular, deterioration is remarkable in a thermal shock test in which rapid thermal expansion and contraction are repeated. In the present invention, it has been found that the above-mentioned drawbacks can be greatly improved by making a part of the polymer matrix a thermoplastic elastomer and giving the material an appropriate elasticity.
【0025】熱可塑性エラストマーは、常温で弾性変形
するが、温度が上昇すると塑性変形する高分子材料であ
る。分子中にゴム様の弾性変形を示す軟質ブロックと温
度上昇で塑性変形する硬質ブロックを持ち、これらがブ
ロックもしくはグラフト共重合している。また、軟質ゴ
ム成分と硬質樹脂のブレンドによるものもある。具体的
には、ポリオレフイン系、ポリスチレン系、ポリウレタ
ン系、ポリアミド系、フッ素ポリマー系、アイオノマー
系などがあるが、特にポリオレフイン系、ポリスチレン
系が好ましい。その融点は用いる低分子有機化合物の融
点よりも10℃以上高いことが望ましい。A thermoplastic elastomer is a polymer material that undergoes elastic deformation at room temperature but undergoes plastic deformation when the temperature rises. The molecule has a soft block that shows rubber-like elastic deformation and a hard block that plastically deforms when the temperature rises, and these are block or graft copolymerized. There is also a blend made of a soft rubber component and a hard resin. Specifically, there are polyolefin, polystyrene, polyurethane, polyamide, fluoropolymer, ionomer and the like, and polyolefin and polystyrene are particularly preferable. It is desirable that the melting point be higher than the melting point of the low-molecular organic compound used by 10 ° C. or more.
【0026】熱可塑性エラストマーの溶融粘度(MFR)
は特に限定されるものではなく、230℃、2.16kg
荷重で0.1〜50g /10min 程度のもの、同温度10k
g荷重で5〜50g /10min 程度のものまで用いること
ができる。また、その融点は100〜180℃程度が望
ましい。Melt viscosity (MFR) of thermoplastic elastomer
Is not particularly limited, 230 ° C., 2.16 kg
0.1 to 50g / 10min under load, same temperature 10k
It can be used up to about 5 to 50 g / 10 min under a g load. Further, its melting point is desirably about 100 to 180 ° C.
【0027】具体的には、オレフイン系として、ハード
セグメントにポリプロピレン、ポリエチレン等、ソフト
セグメントに、ポリブタジエン、ポリイソプレン、水素
添加ポリブタジエン、水素添加ポリイソプレン、EPD
M等を有するもので、これらをブレンドしたもの、この
ブレンドをさらに架橋したもの等を用いることができ
る。Specifically, as an olefin type, hard segments such as polypropylene and polyethylene, and soft segments such as polybutadiene, polyisoprene, hydrogenated polybutadiene, hydrogenated polyisoprene, EPD
M and the like, a blend of these, and a further cross-linked of the blend can be used.
【0028】スチレン系としては、ハードセグメントに
ポリスチレン等、ソフトセグメントに、ポリブタジエ
ン、ポリイソプレン、またはこれらの水素添加物、EP
DM等を有するものが挙げられ、これらはブロック共重
合している。As the styrene type, polystyrene or the like is used for the hard segment, and polybutadiene, polyisoprene, or a hydrogenated product thereof, EP is used for the soft segment.
Examples include those having DM and the like, which are block copolymerized.
【0029】これら、スチレン系熱可塑性エラストマー
は、両セグメントが非相溶であるため、ミクロ層分離構
造をとる。よって、相溶性を考慮して併用する高分子マ
トリクスと低分子有機化合物を選択すると、溶融状態で
流動しやすい低分子有機化合物をマトリクス中に偏析さ
せ、固定化することにより、長期信頼性が向上する効果
があると考えられる。例えば、高分子マトリクスにポリ
スチレンを併用し、低分子有機化合物に炭化水素系ワッ
クスを用いれば、ワックスはスチレン系エラストマーの
ソフトセグメントであるゴム部に選択的に分散させるこ
とができる。These styrene-based thermoplastic elastomers have a micro-layer separation structure because both segments are incompatible. Therefore, when a high molecular matrix and a low molecular organic compound to be used together are selected in consideration of compatibility, long-term reliability is improved by segregating and fixing a low molecular organic compound that easily flows in a molten state in the matrix. It is thought to be effective. For example, if polystyrene is used in combination with the polymer matrix and hydrocarbon wax is used as the low-molecular organic compound, the wax can be selectively dispersed in the rubber portion that is a soft segment of the styrene elastomer.
【0030】これらの中でも特に、ポリプロピレン−E
PDM系のオレフィン系エラストマー、水素添加ポリイ
ソプレン系のスチレン系エラストマー等が好ましい。Among these, polypropylene-E
PDM-based olefin-based elastomers and hydrogenated polyisoprene-based styrene-based elastomers are preferred.
【0031】熱可塑性エラストマーの含有量は、全マト
リクスに対して、質量比で好ましくは2〜60%程度、
特に5〜40%程度である。The content of the thermoplastic elastomer is preferably about 2 to 60% by mass relative to the whole matrix,
In particular, it is about 5 to 40%.
【0032】高分子マトリックスは熱可塑性、熱硬化性
どちらも用いることができる。熱可塑性高分子マトリッ
クスとしては、ポリオレフイン(例えばポリエチレ
ン)、オレフイン系コポリマー(例えばエチレン−酢酸
ビニルコポリマー、エチレン−アクリル酸コポリマ
ー)、ハロゲン系ポリマー、ポリアミド、ポリスチレ
ン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキサイド、
ポリアセタール、熱可塑性変性セルロース、ポリスルホ
ン類、熱可塑性ポリエステル(PET等)、ポリエチル
アクリレート、ポリメチルメタアクリレート等が挙げら
れる。As the polymer matrix, both thermoplastic and thermosetting can be used. Examples of the thermoplastic polymer matrix include polyolefin (eg, polyethylene), olefin-based copolymer (eg, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer), halogen-based polymer, polyamide, polystyrene, polyacrylonitrile, polyethylene oxide,
Examples include polyacetal, thermoplastically modified cellulose, polysulfones, thermoplastic polyesters (such as PET), polyethyl acrylate, polymethyl methacrylate, and the like.
【0033】具体的には、高密度ポリエチレン[例え
ば、商品名ハイゼックス2100JP(三井石油化学
製)、商品名Marlex6003(フィリップス社
製)、商品名HY540(日本ポリケム製)等]、低密
度ポリエチレン[例えば、商品名LC500(日本ポリ
ケム製)、商品名DYNH−1(ユニオンカーバイド社
製)等]、中密度ポリエチレン[例えば、商品名260
4M(ガルフ社製)等]、エチレン−エチルアクリレー
トコポリマー[例えば、商品名DPD6169(ユニオ
ンカーバイド社製)等]、エチレン−酢酸ビニルコポリ
マー[例えば、商品名LV241(日本ポリケム製)
等]、エチレン−アクリル酸コポリマー[例えば、商品
名EAA455(ダウケミカル社製)等]、アイオノマ
ー[例えば、商品名ハイミラン1555(三井・デュポ
ンポリケミカル社製)等]、ポリフッ化ビニリデン[例
えば、商品名Kynar461(エルフ・アトケム社
製)等]、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン
−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー[例えば、商品
名KynarADS(エルフ・アトケム社製)等]など
が挙げられる。Specifically, high-density polyethylene [for example, Hyzex 2100JP (manufactured by Mitsui Petrochemical), Marlex 6003 (manufactured by Philips), HY540 (manufactured by Nippon Polychem), etc .; Trade name LC500 (manufactured by Nippon Polychem), trade name DYNH-1 (manufactured by Union Carbide), etc., medium density polyethylene [for example, trade name 260]
4M (manufactured by Gulf), etc., ethylene-ethyl acrylate copolymer [for example, DPD6169 (manufactured by Union Carbide), etc.], ethylene-vinyl acetate copolymer [for example, LV241 (manufactured by Nippon Polychem)
Etc.], ethylene-acrylic acid copolymer [for example, EAA455 (trade name, manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.)], ionomer [for example, Himilan 1555 (trade name, manufactured by DuPont Polychemical Co., Ltd.)], polyvinylidene fluoride [for example, product] Kynar 461 (Elf Atochem) and vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer [e.g., Kynar ADS (Elf Atochem)].
【0034】これらの中でも、ポリオレフインが好まし
く、特にポリエチレンが好適に用いられる。高密度、直
鎖状抵密度、低密度ポリエチレンの各グレードを用いる
ことができるが、中でも高密度、直鎖状低密度ポリエチ
レンが好ましい。その溶融粘度(MFR)は15.0g /
10min 以下、特に8.0g /10min 以下であること
が好ましい。また、その融点は素子の熱変形を抑えるた
めに低分子有機化合物よりも10℃以上高いことが望ま
しい。Among these, polyolefin is preferred, and polyethylene is particularly preferred. Each grade of high-density, linear low-density, and low-density polyethylene can be used. Among them, high-density, linear low-density polyethylene is preferable. Its melt viscosity (MFR) is 15.0 g /
It is preferably at most 10 min, particularly preferably at most 8.0 g / 10 min. Further, its melting point is desirably 10 ° C. or more higher than that of the low molecular weight organic compound in order to suppress thermal deformation of the device.
【0035】熱硬化性高分子マトリックスとしては、特
に制限されないが、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、フェノール樹脂、シ
リコーン樹脂が好ましく用いられる。The thermosetting polymer matrix is not particularly limited, but epoxy resin, unsaturated polyester resin, polyimide, polyurethane, phenol resin and silicone resin are preferably used.
【0036】エポキシ樹脂は、末端に反応性のエポキシ
基をもつオリゴマー(分子量数百から一万程度)を各種
硬化剤で硬化(架橋)したものであり、ビスフェノール
Aに代表されるグリシジルエーテル型、グリシジルエス
テル型、グリシジルアミン型、脂環型に分類される。用
途によっては、3官能以上の多官能エポキシ樹脂も用い
ることができる。本発明では、これらの中でも、グリシ
ジルエーテル型、中でもビスフェノールA型を用いるこ
とが好ましい。用いるエポキシ樹脂のエポキシ当量は1
00〜500程度が好ましい。硬化剤は、反応機構によ
り、重付加型、触媒型、縮合型に分類される。重付加型
は、硬化剤自身がエポキシ基や水酸基に付加するもの
で、ポリアミン、酸無水物、ポリフェノール、ポリメル
カプタン、イソシアネート等がある。触媒型は、エポキ
シ基同士の重合触媒となるもので、3級アミン類、イミ
ダゾール類等がある。縮合型は、水酸基との縮合で硬化
するもので、フェノール樹脂、メラミン樹脂等がある。
本発明では、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の硬化剤
としては、重付加型、特にポリアミン系および酸無水物
を用いることが好ましい。硬化条件は適宜決めればよ
い。The epoxy resin is obtained by curing (crosslinking) an oligomer having a reactive epoxy group at a terminal (molecular weight of several hundreds to about 10,000) with various curing agents, and is a glycidyl ether type represented by bisphenol A, It is classified into glycidyl ester type, glycidylamine type and alicyclic type. Depending on the application, a trifunctional or higher polyfunctional epoxy resin can also be used. In the present invention, among these, it is preferable to use a glycidyl ether type, especially a bisphenol A type. The epoxy equivalent of the epoxy resin used is 1
About 00 to 500 is preferable. The curing agent is classified into a polyaddition type, a catalyst type, and a condensation type according to the reaction mechanism. In the polyaddition type, the curing agent itself is added to an epoxy group or a hydroxyl group, and examples thereof include polyamine, acid anhydride, polyphenol, polymercaptan, and isocyanate. The catalyst type serves as a polymerization catalyst for epoxy groups, and includes tertiary amines, imidazoles and the like. The condensation type is cured by condensation with a hydroxyl group, and includes a phenol resin and a melamine resin.
In the present invention, as a curing agent for the bisphenol A type epoxy resin, it is preferable to use a polyaddition type, particularly a polyamine type and an acid anhydride. Curing conditions may be determined as appropriate.
【0037】このようなエポキシ樹脂、硬化剤は市販さ
れており、例えば、油化シェルエポキシ社製エピコート
(樹脂)、エピキュア、エポメート(硬化剤)、チバガ
イギー社製アラルダイト等がある。Such epoxy resins and curing agents are commercially available, and include, for example, Epicoat (resin), Epicure, Epomate (curing agent) manufactured by Yuka Shell Epoxy, and Araldite manufactured by Ciba Geigy.
【0038】不飽和ポリエステル樹脂は、主に不飽和二
塩基酸もしくは二塩基酸と多価アルコールとを主体とし
たポリエステル(分子量1000〜5000程度)を架
橋の働きをするビニルモノマーに溶解したもので、過酸
化ベンゾイル等の有機過酸化物を重合開始剤として硬化
させて得られる。必要に応じて重合促進剤を併用して硬
化してもよい。本発明で用いる不飽和ポリエステルの原
料としては、不飽和二塩基酸としては無水マレイン酸、
フマル酸が好ましく、二塩基酸としては無水フタル酸、
イソフタル酸、テレフタル酸が好ましく、多価アルコー
ルとしてはプロピレングリコール、エチレングリコール
が好ましい。ビニルモノマーとしてはスチレン、ジアリ
ルフタレート、ビニルトルエンが好ましい。ビニルモノ
マーの配合量は適宜決めればよいが、通常、フマル酸残
基1molに対して1.0〜3.0mol程度である。また、
合成工程におけるゲル化防止、硬化特性の調節等のため
にキノン類、ヒドロキノン類等の公知の重合禁止剤が添
加される。硬化条件は適宜決めればよい。The unsaturated polyester resin is obtained by dissolving a polyester (molecular weight: about 1,000 to 5,000) mainly composed of an unsaturated dibasic acid or a dibasic acid and a polyhydric alcohol in a vinyl monomer which functions as a crosslink. And by curing an organic peroxide such as benzoyl peroxide as a polymerization initiator. If necessary, the composition may be cured by using a polymerization accelerator in combination. As a raw material of the unsaturated polyester used in the present invention, as the unsaturated dibasic acid, maleic anhydride,
Fumaric acid is preferred, and phthalic anhydride as the dibasic acid,
Isophthalic acid and terephthalic acid are preferred, and propylene glycol and ethylene glycol are preferred as polyhydric alcohols. As the vinyl monomer, styrene, diallyl phthalate and vinyl toluene are preferred. The blending amount of the vinyl monomer may be appropriately determined, and is usually about 1.0 to 3.0 mol per 1 mol of fumaric acid residue. Also,
Known polymerization inhibitors such as quinones and hydroquinones are added for the purpose of preventing gelation and adjusting the curing properties in the synthesis step. Curing conditions may be determined as appropriate.
【0039】このような不飽和ポリエステル樹脂は市販
されており、例えば、日本触媒製エポラック、日立化成
製ポリセット、大日本インキ化学工業製ポリライト等が
ある。Such unsaturated polyester resins are commercially available and include, for example, Epolac manufactured by Nippon Shokubai, Polyset manufactured by Hitachi Chemical, Polylite manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, and the like.
【0040】ポリイミドは、製造方法により縮合型と付
加型とに大別されるが、付加重合型ポリイミドのビスマ
レイミド型ポリイミドが好ましい。ビスマレイミド型ポ
リイミドは、単独重合、他の不飽和結合との反応、芳香
族アミン類とのマイケル付加反応あるいはジエン類との
Diels-Alder反応等を利用して硬化できる。本発明で
は、特に、ビスマレイミドと芳香族ジアミン類との付加
反応によって得られるビスマレイミド系ポリイミド樹脂
が好ましい。芳香族ジアミン類としては、ジアミノジフ
ェニルメタン等が挙げられる。その合成・硬化条件は適
宜決めればよい。Polyimides are roughly classified into a condensation type and an addition type depending on the production method, and a bismaleimide type polyimide which is an addition polymerization type polyimide is preferable. Bismaleimide-type polyimides are homopolymerized, reacted with other unsaturated bonds, Michael addition reaction with aromatic amines or with diene.
It can be cured using the Diels-Alder reaction or the like. In the present invention, a bismaleimide-based polyimide resin obtained by an addition reaction between a bismaleimide and an aromatic diamine is particularly preferable. Examples of aromatic diamines include diaminodiphenylmethane. The synthesis and curing conditions may be determined as appropriate.
【0041】このようなポリイミドは市販されており、
例えば、東芝ケミカル社製イミダロイ、チバガイギー社
製ケルイミド等がある。Such a polyimide is commercially available,
For example, there are Imidaroy manufactured by Toshiba Chemical Co., Ltd., and kerimide manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd.
【0042】ポリウレタンは、ポリイソシアネートとポ
リオールの重付加反応で得られる。ポリイソシアネート
としては、芳香族系と脂肪族系とがあるが、芳香族系が
好ましく、2,4−または2,6−トリレンジイソシア
ネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタリ
ンジイソシアネート等が好ましく用いられる。ポリオー
ルには、ポリプロピレングリコール等のポリエーテルポ
リオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオー
ル等があるが、ポリプロピレングリコールが好ましい。
触媒には、アミン系(トリエチレンジアミン等の3級ア
ミン系とアミン塩)でもよいが、ジブチルすずジラウレ
ート、スタナスオクトエート等の有機金属系を用いるこ
とが好ましい。その他に、多価アルコール、多価アミン
等の架橋剤等を副資材として併用してもよい。合成・硬
化条件は適宜決めればよい。The polyurethane is obtained by a polyaddition reaction between a polyisocyanate and a polyol. As the polyisocyanate, there are an aromatic type and an aliphatic type, and an aromatic type is preferable, and 2,4- or 2,6-tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, naphthalene diisocyanate and the like are preferably used. Polyols include polyether polyols such as polypropylene glycol, polyester polyols, and acrylic polyols, with polypropylene glycol being preferred.
The catalyst may be an amine (a tertiary amine such as triethylenediamine and an amine salt), but it is preferable to use an organic metal such as dibutyltin dilaurate and stannas octoate. In addition, a cross-linking agent such as a polyhydric alcohol and a polyamine may be used in combination as an auxiliary material. Synthesis and curing conditions may be determined as appropriate.
【0043】このようなポリウレタンは市販されてお
り、例えば、住友バイエルウレタン社製スミジュール、
三井東圧化学社製NPシリーズ、日本ポリウレタン社製
コロネート等がある。Such polyurethanes are commercially available, for example, Sumidur manufactured by Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd.
There are NP series manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals, Coronate manufactured by Nippon Polyurethane, and the like.
【0044】フェノール樹脂は、フェノールとホルムア
ルデヒド等のアルデヒドとを反応させて得られ、合成条
件によってノボラック型とレゾール型とに大別される。
酸性触媒下で生成するノボラック型はヘキサメチレンテ
トラミン等の架橋剤とともに加熱することで硬化し、塩
基性触媒下で生成するレゾール型はそれ単独で加熱また
は酸触媒存在下で硬化する。本発明では、どちらを用い
てもよい。合成・硬化条件は適宜決めればよい。The phenol resin is obtained by reacting phenol with an aldehyde such as formaldehyde, and is roughly classified into a novolak type and a resol type according to the synthesis conditions.
The novolak type formed under an acidic catalyst is cured by heating together with a crosslinking agent such as hexamethylenetetramine, and the resol type generated under a basic catalyst is cured alone by heating or in the presence of an acid catalyst. In the present invention, either one may be used. Synthesis and curing conditions may be determined as appropriate.
【0045】このようなフェノール樹脂は市販されてお
り、例えば、住友ベークライト社製スミコン、日立化成
製スタンドライト、東芝ケミカル社製テコライト等があ
る。Such phenolic resins are commercially available, for example, Sumicon manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., stand lights manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., and Tecolite manufactured by Toshiba Chemical Co., Ltd.
【0046】シリコーン樹脂は、シロキサン結合の繰り
返しからなり、主にオルガノハロシランの加水分解や重
縮合から得られるシリコーン樹脂、また、アルキッド変
性、ポリエステル変性、アクリル変性、エポキシ変性、
フェノール変性、ウレタン変性、メラミン変性等の各変
性シリコーン樹脂、線状のポリジメチルシロキサンやそ
の共重合体を有機過酸化物等で架橋したシリコーンゴ
ム、室温硬化(RTV)可能な縮合および付加型のシリ
コーンゴム等がある。The silicone resin is composed of repeating siloxane bonds, and is mainly obtained by hydrolysis or polycondensation of an organohalosilane; alkyd-modified; polyester-modified; acrylic-modified; epoxy-modified;
Phenol-modified, urethane-modified, melamine-modified silicone resins, silicone rubber obtained by crosslinking linear polydimethylsiloxane or its copolymer with an organic peroxide, etc., condensation and addition type that can be cured at room temperature (RTV) There are silicone rubber and the like.
【0047】このようなシリコーン樹脂は市販されてお
り、例えば、信越化学製、東レダウコーニング製、東芝
シリコーン製の各種シリコーンゴム、シリコーンレジン
等がある。Such silicone resins are commercially available, and include, for example, various silicone rubbers and silicone resins manufactured by Shin-Etsu Chemical, Toray Dow Corning, and Toshiba Silicone.
【0048】用いる熱硬化製樹脂は、所望の性能、用途
に応じて適宜選択することができるが、中でも、エポキ
シ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂を用いることが好まし
い。また、2種以上を用いて相互に反応させた重合物で
あってもよい。The thermosetting resin to be used can be appropriately selected according to the desired performance and application. Among them, it is preferable to use an epoxy resin or an unsaturated polyester resin. Further, a polymer obtained by mutually reacting two or more kinds may be used.
【0049】熱硬化性高分子マトリックスと熱可塑性高
分子マトリックスとを併用する場合、熱硬化性高分子マ
トリックスと熱可塑性高分子マトリックスとの質量比
は、1:5〜9:1、特に1:4〜8:1であることが
好ましい。熱可塑性高分子マトリックスがこれより多い
と、初期抵抗の安定性が低下する傾向がある。熱可塑性
高分子マトリックスがこれより少ないと、高温高湿下で
の安定性が悪くなる傾向がある。When the thermosetting polymer matrix and the thermoplastic polymer matrix are used in combination, the mass ratio of the thermosetting polymer matrix to the thermoplastic polymer matrix is 1: 5 to 9: 1, especially 1: 5. It is preferably from 4 to 8: 1. If the amount of the thermoplastic polymer matrix is more than this, the stability of the initial resistance tends to decrease. If the amount of the thermoplastic polymer matrix is less than this, the stability under high temperature and high humidity tends to deteriorate.
【0050】本発明に用いる低分子有機化合物は、分子
量が2000程度まで、好ましくは1000程度まで、
さらに好ましくは200〜800の結晶性物質であれば
特に制限はないが、常温(25℃程度の温度)で固体で
あるものが好ましい。The low molecular weight organic compound used in the present invention has a molecular weight of up to about 2000, preferably up to about 1000,
More preferably, it is not particularly limited as long as it is a crystalline substance of 200 to 800, but is preferably a solid substance at normal temperature (temperature of about 25 ° C.).
【0051】低分子有機化合物としては、ワックス(具
体的には、パラフィンワックスやマイクロクリスタリン
ワックス等の石油系ワックス、植物系ワックス、動物系
ワックス、鉱物系ワックスのような天然ワックス等)、
油脂(具体的には、脂肪または固体脂と称されるもの)
などがある。ワックスや油脂の成分は、炭化水素(具体
的には、炭素数22以上のアルカン系の直鎖炭化水素
等)、脂肪酸(具体的には、炭素数12以上のアルカン
系の直鎖炭化水素の脂肪酸等)、脂肪酸エステル(具体
的には、炭素数20以上の飽和脂肪酸とメチルアルコー
ル等の低級アルコールとから得られる飽和脂肪酸のメチ
ルエステル等)、脂肪酸アミド(具体的には、オレイン
酸アミド、エルカ酸アミドなどの不飽和脂肪酸アミド
等)、脂肪族アミン(具体的には、炭素数16以上の脂
肪族第1アミン)、高級アルコール(具体的には、炭素
数16以上のn−アルキルアルコール)、塩化パラフィ
ンなどであるが、これら自体を単独で、もしくは併用し
て低分子有機化合物として用いることができる。低分子
有機化合物は、各成分の分散を良好にするために、高分
子マトリックスの極性を考慮して適宜選択すればよい。
低分子有機化合物としては石油系ワックスが好ましい。Examples of the low molecular weight organic compound include waxes (specifically, natural waxes such as petroleum waxes such as paraffin wax and microcrystalline wax, vegetable waxes, animal waxes, and mineral waxes);
Fats and oils (specifically, fats or solid fats)
and so on. Components of waxes and fats and oils include hydrocarbons (specifically, alkane linear hydrocarbons having 22 or more carbon atoms) and fatty acids (specifically, alkane linear hydrocarbons having 12 or more carbon atoms). Fatty acids), fatty acid esters (specifically, methyl esters of saturated fatty acids obtained from saturated fatty acids having 20 or more carbon atoms and lower alcohols such as methyl alcohol), fatty acid amides (specifically, oleic acid amide, Unsaturated fatty acid amides such as erucamide, aliphatic amines (specifically, aliphatic primary amines having 16 or more carbon atoms), higher alcohols (specifically, n-alkyl alcohols having 16 or more carbon atoms) ), Chlorinated paraffin and the like, which can be used alone or in combination as a low molecular weight organic compound. The low-molecular organic compound may be appropriately selected in consideration of the polarity of the polymer matrix in order to improve the dispersion of each component.
Petroleum wax is preferred as the low molecular weight organic compound.
【0052】これらの低分子有機化合物は、市販されて
おり、市販品をそのまま用いることができる。These low molecular organic compounds are commercially available, and commercially available products can be used as they are.
【0053】本発明では、動作温度が好ましくは200
℃以下、さらに好ましくは100℃以下であるサーミス
タを目的としているため、低分子有機化合物としては、
融点mpが40〜200℃、さらに好ましくは40〜1
00℃であるものを用いることが好ましい。このような
ものとしては、パラフィンワックス(例えば、テトラコ
サンC24H50;mp49〜52℃、ヘキサトリアコンタ
ンC36H74;mp73℃、商品名HNP−10(日本精
蝋社製);mp75℃、HNP−3(日本精蝋社製);
mp66℃など)、マイクロクリスタリンワックス(例
えば、商品名Hi−Mic−1080(日本精蝋社
製);mp83℃、Hi−Mic−1045(日本精蝋
社製);mp70℃、Hi−Mic2045(日本精蝋
社製);mp64℃、Hi−Mic3090(日本精蝋
社製);mp89℃、セラッタ104(日本石油精製社
製);mp96℃、155マイクロワックス(日本石油
精製社製);mp70℃など)、脂肪酸(例えば、ベヘ
ン酸(日本精化製);mp81℃、ステアリン酸(日本
精化製);mp72℃、パルミチン酸(日本精化製);
mp64℃など)、脂肪酸エステル(例えば、アラキン
酸メチルエステル(東京化成製);mp48℃など)、
脂肪酸アミド(例えば、オレイン酸アミド(日本精化
製);mp76℃)などがある。また、ポリエチレンワ
ックス(例えば商品名三井ハイワックス110(三井石
油化学工業社製);mp100℃)、ステアリン酸アミ
ド(mp109℃)、ベヘン酸アミド(mp111
℃)、N−N’−エチレンビスラウリン酸アミド(mp
157℃)、N−N’−ジオレイルアジピン酸アミド
(mp119℃)、N−N’−ヘキサメチレンビス−1
2−ヒドロキシステアリン酸アミド(mp140℃)な
どもある。また、パラフィンワックスに樹脂類を配合し
た配合ワックスやこの配合ワックスにマイクロクリスタ
リンワックスを混合したものであって融点を40〜20
0℃にしたものも好ましく用いることができる。In the present invention, the operating temperature is preferably 200
° C. or less, more preferably 100 ° C. or less, the purpose of the low-molecular organic compound,
Melting point mp is 40 to 200 ° C, more preferably 40 to 1
It is preferable to use one having a temperature of 00 ° C. These include, paraffin wax (e.g., tetracosane C 24 H 50; mp49~52 ℃, hexatriacontane C 36 H 74; mp73 ℃, trade name HNP-10 (Nippon Seiro Co., Ltd.); mp75 ℃, HNP-3 (manufactured by Nippon Seiro);
mp66 ° C.), microcrystalline wax (for example, trade name Hi-Mic-1080 (manufactured by Nippon Seiwa); mp83 ° C., Hi-Mic-1045 (manufactured by Nippon Seiwa); mp70 ° C., Hi-Mic2045 (Japan) Mp64 ° C, Hi-Mic3090 (manufactured by Nippon Seiwa); mp89 ° C, serrata 104 (manufactured by Nippon Oil Refining); mp96 ° C, 155 microwax (manufactured by Nippon Oil Refining); mp70 ° C, etc. ), Fatty acids (for example, behenic acid (Nippon Seika); mp81 ° C, stearic acid (Nippon Seika); mp72 ° C, palmitic acid (Nippon Seika);
mp 64 ° C.), fatty acid esters (for example, arachiic acid methyl ester (manufactured by Tokyo Chemical Industry); mp 48 ° C., etc.),
Fatty acid amides (for example, oleic acid amide (manufactured by Nippon Seika); mp76 ° C.) and the like. Further, polyethylene wax (for example, trade name: Mitsui High Wax 110 (manufactured by Mitsui Petrochemical Industries, Ltd .; mp100 ° C.)), stearamide (mp109 ° C.), behenamide (mp111)
° C), N-N'-ethylenebislauric amide (mp
157 ° C), N-N'-dioleyladipamide (mp 119 ° C), N-N'-hexamethylenebis-1
There is also 2-hydroxystearic acid amide (mp 140 ° C.). It is a compounded wax obtained by mixing a resin with paraffin wax or a mixture of the compounded wax and a microcrystalline wax having a melting point of 40 to 20.
What is set to 0 degreeC can also be used preferably.
【0054】低分子有機化合物は、動作温度等によって
1種あるいは2種以上を選択して用いることができる。One or more low molecular weight organic compounds can be selected and used depending on the operating temperature and the like.
【0055】低分子有機化合物の含有量は、高分子マト
リックス(硬化剤等も含む)の合計質量の0.1〜4
倍、特に0.2〜2.5倍であることが好ましい。この
混合比が小さくなって低分子有機化合物の含有量が少な
くなると、抵抗変化率が十分得られにくくなってくる。
反対に混合比が大きくなって低分子有機化合物の含有量
が多くなると、低分子化合物が溶融する際に素体が大き
く変形する他、導電性粒子との混合が困難になってく
る。The content of the low molecular organic compound is 0.1 to 4 times the total mass of the polymer matrix (including the curing agent and the like).
Preferably, it is 0.2 times, especially 0.2 to 2.5 times. When the mixing ratio is reduced and the content of the low molecular weight organic compound is reduced, it becomes difficult to obtain a sufficient resistance change rate.
Conversely, when the mixing ratio is increased and the content of the low molecular weight organic compound is increased, the elementary body is greatly deformed when the low molecular weight compound is melted, and mixing with the conductive particles becomes difficult.
【0056】本発明の有機質正特性サーミスタは、示差
走査熱量測定法(DSC)で、用いた熱可塑性高分子マ
トリックスそれぞれの融点付近と低分子有機化合物の融
点付近とに吸熱ピークが見られる。このことにより、高
融点熱可塑性高分子マトリックスと低融点熱可塑性高分
子マトリックスと低分子有機化合物とが、または、熱硬
化性高分子マトリックスと熱可塑性高分子マトリックス
と低分子有機化合物とが独立に分散して存在する海島構
造をしていると考えられる。The organic positive temperature coefficient thermistor of the present invention has endothermic peaks near the melting point of each of the thermoplastic polymer matrices used and the melting point of the low molecular weight organic compound by differential scanning calorimetry (DSC). As a result, the high-melting thermoplastic polymer matrix, the low-melting thermoplastic polymer matrix, and the low-molecular organic compound, or the thermosetting polymer matrix, the thermoplastic polymer matrix, and the low-molecular organic compound are independently formed. It is considered to have a sea-island structure that exists in a dispersed manner.
【0057】本発明に用いるスパイク状の突起を有する
導電性粒子は、1個、1個が鋭利な突起をもつ一次粒子
から形成されており、粒径の1/3〜1/50の高さの
円錘状のスパイク状の突起が1個の粒子に複数(通常1
0〜500個)存在するものである。その材質は金属、
特にNi等が好ましい。The conductive particles having spike-like projections used in the present invention are formed from primary particles each having one sharp projection, and have a height of 1/3 to 1/50 of the particle diameter. Conical spike-like projections on one particle (usually 1
0 to 500). The material is metal,
Particularly, Ni and the like are preferable.
【0058】このような導電性粒子は、1個、1個が個
別に存在する粉体であってもよいが、一次粒子が10〜
1000個程度鎖状に連なり二次粒子を形成しているこ
とが好ましい。鎖状のものには、一部一次粒子が存在し
てもよい。前者の例としては、スパイク状の突起をもつ
球状のニッケルパウダがあり、商品名INCO Typ
e 123ニッケルパウダ(インコ社製)として市販さ
れており、その平均粒径は3〜7μm 程度、見かけの密
度は1.8〜2.7g/cm3程度、比表面積は0.34
〜0.44m2/g程度である。Such conductive particles may be a powder in which one particle is present individually, but the number of primary particles is 10 to 10.
It is preferable that about 1000 chains are connected in a chain to form secondary particles. Some primary particles may be present in the chain. An example of the former is a spherical nickel powder having spike-shaped protrusions, and the product name is INCO Type.
It is commercially available as e123 nickel powder (manufactured by Inco Corporation), has an average particle size of about 3 to 7 μm, an apparent density of about 1.8 to 2.7 g / cm 3 , and a specific surface area of 0.34.
~0.44m is about 2 / g.
【0059】また、好ましく用いられる後者の例として
は、フィラメント状ニッケルパウダがあり、商品名IN
CO Type 210、255、270、287ニッ
ケルパウダ(インコ社製)として市販されており、この
うちINCO Type 210,255が好ましい。
そして、その一次粒子の平均粒径は、好ましくは0.1
μm 以上、より好ましくは0.2μm 以上4.0μm以
下程度である。これらのうち、一次粒子の平均粒径は
0.4以上3.0μm以下が最も好ましく、これに平均
粒径0.1μm 以上0.4μm未満のものを50質量%
以下混合してもよい。また、見かけの密度は0.3〜
1.0g/cm3程度、比表面積は0.4〜2.5m2/g
程度である。Further, as an example of the latter, which is preferably used, there is a filamentous nickel powder having a trade name of IN.
It is commercially available as CO Type 210, 255, 270, 287 nickel powder (manufactured by INCO), and among them, INCO Type 210, 255 is preferable.
The average particle size of the primary particles is preferably 0.1
μm or more, more preferably about 0.2 μm or more and 4.0 μm or less. Among these, the average particle diameter of the primary particles is most preferably 0.4 or more and 3.0 μm or less, and the average particle diameter of the primary particles is 0.1 μm or more and less than 0.4 μm is 50% by mass.
The following may be mixed. The apparent density is 0.3 ~
About 1.0 g / cm 3 , specific surface area is 0.4 to 2.5 m 2 / g
It is about.
【0060】なお、この場合の平均粒径はフィッシュー
・サブシーブ法で測定したものである。The average particle size in this case is measured by the fish-sub-sieve method.
【0061】このような導電性粒子については、特開平
5−47503号公報、米国特許第5378407号明
細書に記載されている。Such conductive particles are described in JP-A-5-47503 and US Pat. No. 5,378,407.
【0062】また、スパイク状の突起を有する導電性粒
子の他に、補助的に導電性を付与するための導電性粒子
として、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、
金属被覆カーボンブラック、グラファイト化カーボンブ
ラック、金属被覆炭素繊維等の炭素系導電性粒子、球
状、フレーク状、繊維状等の金属粒子、異種金属被覆金
属(銀コートニッケル等)粒子、炭化タングステン、窒
化チタン、窒化ジルコニウム、炭化チタン、ホウ化チタ
ン、ケイ化モリブデン等のセラミック系導電性粒子、ま
た、特開平8−31554号、同9−27383号公報
に記載されている導電性チタン酸カリウムウィスカー等
を添加してもよい。このような導電性粒子は、スパイク
状の突起を有する導電性粒子の25質量%以下とするこ
とが好ましい。In addition to the conductive particles having spike-shaped protrusions, carbon black, graphite, carbon fiber,
Carbon-based conductive particles such as metal-coated carbon black, graphitized carbon black, metal-coated carbon fibers, metal particles such as spheres, flakes, and fibers, particles of different metal-coated metals (such as silver-coated nickel), tungsten carbide, and nitrided Ceramic-based conductive particles such as titanium, zirconium nitride, titanium carbide, titanium boride, and molybdenum silicide, and conductive potassium titanate whiskers described in JP-A-8-31554 and 9-27383. May be added. It is preferable that such conductive particles be 25% by mass or less of the conductive particles having spike-shaped protrusions.
【0063】導電性粒子の含有量は、高分子マトリック
スと低分子有機化合物の合計質量(硬化剤等を含む有機
成分の合計質量)の1.5〜8倍であることが好まし
い。この混合比が小さくなって導電性粒子の含有量が少
なくなると、非動作時の室温抵抗を十分低くすることが
できなくなってくる。反対に導電性粒子の含有量が多く
なると、大きな抵抗変化率が得られにくくなり、また、
均一な混合が困難になって安定した特性が得られにくく
なってくる。The content of the conductive particles is preferably 1.5 to 8 times the total mass of the polymer matrix and the low molecular weight organic compound (the total mass of the organic components including the curing agent and the like). When the mixing ratio is reduced and the content of the conductive particles is reduced, the room temperature resistance during non-operation cannot be sufficiently reduced. Conversely, when the content of the conductive particles increases, it becomes difficult to obtain a large rate of change in resistance, and
Uniform mixing becomes difficult, and it becomes difficult to obtain stable characteristics.
【0064】次に、本発明の有機質正特性サーミスタの
製造方法について説明する。Next, a method of manufacturing the organic positive temperature coefficient thermistor of the present invention will be described.
【0065】熱可塑性高分子マトリックスと熱可塑性エ
ラストマーと低分子有機化合物と導電性粒子との混練は
公知の方法により行えばよく、高分子マトリックスが全
て熱可塑性である場合、熱可塑性エラストマー以外の材
料中最も融点の高い熱可塑性高分子の融点以上の温度、
好ましくは5〜40℃高い温度において公知のミルやロ
ール等で5〜90分程度混練すればよい。熱可塑性エラ
ストマーについては配合量にもよるが、前記最高融点の
熱可塑性高分子よリエラストマーの融点が高かったとし
ても、エラストマーは融点より低温でも比較的軟らかい
ため、融点以上で完全に溶融させる必要はない。熱劣化
を防ぐため、エラストマー以外の熱可塑性高分子の融点
より高い濃度ではあるが、混練可能なできるだけ低い温
度で混練を行えばよい。また、あらかじめ高分子マトリ
ックスと低分子有機化合物を溶融混合、または溶媒中で
溶解し混合しても良い。The kneading of the thermoplastic polymer matrix, the thermoplastic elastomer, the low molecular weight organic compound, and the conductive particles may be performed by a known method. When the polymer matrix is entirely thermoplastic, materials other than the thermoplastic elastomer are used. Temperature above the melting point of the thermoplastic polymer with the highest melting point,
Preferably, kneading is performed at a temperature higher by 5 to 40 ° C. for about 5 to 90 minutes using a known mill or roll. Although it depends on the amount of the thermoplastic elastomer, even if the melting point of the elastomer is higher than that of the thermoplastic polymer having the highest melting point, the elastomer is relatively soft even at a temperature lower than the melting point. There is no. In order to prevent thermal degradation, kneading may be performed at a temperature as high as possible but lower than the melting point of the thermoplastic polymer other than the elastomer. Alternatively, the polymer matrix and the low-molecular-weight organic compound may be melt-mixed in advance or dissolved and mixed in a solvent.
【0066】溶液法で熱可塑性高分子マトリックスと熱
可塑性エラストマーと低分子有機化合物と導電性粒子と
を混合する場合、熱可塑性高分子マトリックス、熱可塑
性エラストマーおよび低分子有機化合物の1種以上が溶
解する溶媒を用い、残りの熱可塑性高分子マトリック
ス、熱可塑性エラストマーおよび低分子有機化合物と導
電性粒子とをこの溶液中に分散させればよい。When the thermoplastic polymer matrix, the thermoplastic elastomer, the low molecular weight organic compound and the conductive particles are mixed by a solution method, at least one of the thermoplastic polymer matrix, the thermoplastic elastomer and the low molecular weight organic compound is dissolved. The solvent may be used to disperse the remaining thermoplastic polymer matrix, thermoplastic elastomer, low molecular weight organic compound, and conductive particles in this solution.
【0067】混練物は、所定の厚さのシート形状にプレ
ス成型する。成型は、注入法、押し出し法等で行っても
よい。成型後に、必要に応じて架橋処理を施してもよ
い。架橋方法は、放射線架橋、有機過酸化物による化学
架橋、シラン系カップリング剤をグラフト化しシラノー
ル基を縮合反応する水架橋等があるが、水架橋を行うこ
とが好ましい。最後に、Cu、Ni等の金属電極を熱圧
着したり、導電性ペースト等を塗布してサーミスタ素子
とする。また、プレス成型と電極形成とを同時に行って
もよい。The kneaded material is pressed into a sheet having a predetermined thickness. The molding may be performed by an injection method, an extrusion method, or the like. After molding, a crosslinking treatment may be performed as necessary. Examples of the crosslinking method include radiation crosslinking, chemical crosslinking with an organic peroxide, and water crosslinking in which a silane coupling agent is grafted and a silanol group is condensed and reacted. Water crosslinking is preferable. Finally, a metal electrode such as Cu or Ni is thermocompression-bonded or a conductive paste is applied to form a thermistor element. Press molding and electrode formation may be performed simultaneously.
【0068】本発明では、熱可塑性高分子マトリックス
と低分子有機化合物と導電性粒子との混合物を、ビニル
基または(メタ)アクリロイル基と、アルコキシ基とを
有するシラン系カップリング剤で架橋処理することが好
ましい。これにより、保存時、繰り返し動作時の特性安
定性が著しく向上する。In the present invention, a mixture of a thermoplastic polymer matrix, a low molecular weight organic compound and conductive particles is subjected to a crosslinking treatment with a silane coupling agent having a vinyl group or a (meth) acryloyl group and an alkoxy group. Is preferred. As a result, the characteristic stability during storage and repetitive operation is significantly improved.
【0069】高分子マトリックスと低分子有機化合物と
を架橋構造にすることにより、高分子マトリックスで形
状を保持し、動作時に溶融−凝固を繰り返す低分子有機
化合物の凝集、偏析を抑制し、有機質正特性サーミスタ
の特性安定性が向上すると考えられる。また、カップリ
ング剤は、上記の有機マトリックスの架橋だけではな
く、有機−無機材料の間に化学結合を形成し、その界面
の改質に大きな効果を示すと考えられている。高分子マ
トリックス、低分子有機化合物および導電性粒子の混合
物をシラン系カップリング剤で処理することにより、高
分子マトリックス−導電性粒子の界面、低分子有機化合
物−導電性粒子の界面、高分子マトリックス−金属電極
の界面、低分子有機化合物−金属電極の界面、低融点高
分子マトリックス−高融点高分子マトリックスの界面を
強固にし、さらに特性の安定性向上に寄与していると考
えられる。By forming a crosslinked structure between the polymer matrix and the low molecular weight organic compound, the shape is maintained by the polymer matrix, aggregation and segregation of the low molecular weight organic compound which repeats melting and solidification during operation are suppressed, and It is considered that the characteristic stability of the characteristic thermistor is improved. In addition, it is considered that the coupling agent forms a chemical bond between the organic-inorganic material and not only the above-mentioned cross-linking of the organic matrix, but also has a great effect on modifying the interface. By treating a mixture of a polymer matrix, a low-molecular organic compound and conductive particles with a silane-based coupling agent, an interface of a polymer matrix-conductive particles, an interface of a low-molecular organic compound-conductive particles, a polymer matrix It is considered that the interface of the metal electrode, the low molecular organic compound, the interface of the metal electrode, and the interface of the low melting polymer matrix and the high melting polymer matrix are strengthened and further contribute to the improvement of the stability of characteristics.
【0070】本発明では、カップリング剤は、炭素の二
重結合(C=C)を有する基を介して高分子マトリック
スおよび低分子有機化合物にグラフト化され、その後、
水の存在下で脱アルコール、脱水縮合により架橋され
る。その反応式を下記に示す。In the present invention, the coupling agent is grafted to the polymer matrix and the low molecular weight organic compound via a group having a carbon double bond (C (C),
It is crosslinked by dealcoholation and dehydration condensation in the presence of water. The reaction formula is shown below.
【0071】[0071]
【化1】 Embedded image
【0072】シラン系カップリング剤は、脱アルコール
および脱水により縮合可能であり、無機酸化物と化学結
合可能なアルコキシ基と、有機材料と親和性をもつか、
化学結合するビニル基または(メタ)アクリロイル基と
を分子中に有する。シラン系カップリング剤としては、
C=C結合含有トリアルコキシシランが好ましい。The silane coupling agent can be condensed by dealcoholation and dehydration, and has an alkoxy group capable of chemically bonding to an inorganic oxide and an organic material.
It has a vinyl group or a (meth) acryloyl group chemically bonded in the molecule. As a silane coupling agent,
C = C bond-containing trialkoxysilanes are preferred.
【0073】アルコキシ基は炭素数が少ない方が好まし
く、メトキシ基、エトキシ基が特に好ましい。C=C結
合を含有する基は、ビニル基または(メタ)アクリロイ
ル基であり、ビニル基が好ましい。これらの基は直接S
iに結合していても、炭素数1〜3の炭素鎖を介してS
iに結合していてもよい。The alkoxy group preferably has a small number of carbon atoms, and particularly preferably a methoxy group or an ethoxy group. The group containing a C = C bond is a vinyl group or a (meth) acryloyl group, with a vinyl group being preferred. These groups are directly S
i is bonded through a carbon chain having 1 to 3 carbon atoms
It may be bonded to i.
【0074】シラン系カップリング剤は、常温で液体で
あるものが好ましい。The silane coupling agent is preferably a liquid at room temperature.
【0075】シラン系カップリング剤としては、具体的
には、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシ
シラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラ
ン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシ
ラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシ
シラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメ
トキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルメチ
ルジエトキシシラン等が挙げられる。中でも、ビニルト
リメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランが好まし
い。Examples of the silane coupling agent include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (β-methoxyethoxy) silane, γ- (meth) acryloxypropyltrimethoxysilane, γ- ( (Meth) acryloxypropyltriethoxysilane, γ- (meth) acryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ- (meth) acryloxypropylmethyldiethoxysilane and the like. Among them, vinyltrimethoxysilane and vinyltriethoxysilane are preferable.
【0076】カップリング処理は、熱可塑性高分子マト
リックス、低分子有機化合物、導電性粒子の混練物中
に、熱可塑性高分子と低分子有機化合物の合計重量の
0.1〜5重量%のシラン系カップリング剤を滴下し、
よく混合した後、水架橋する。カップリング剤がこれよ
り少量の場合は架橋処理の効果が小さくなり、多量の場
合はその効果に変化が見られなくなってくる。ビニル基
をもつシラン系カップリング剤を用いる場合は、カップ
リング剤の5〜20重量%の有機過酸化物、例えば、
2,2−ジ−(t−ブチルパーオキシ)ブタン、ジクミ
ルパーオキサイド、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシ
−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン等をともに混
入させ、ビニル基を介して有機物、つまり熱可塑性高分
子と低分子有機化合物とにグラフト化を行う。シラン系
カップリング剤の添加は、熱可塑性高分子と低分子有機
化合物と導電性粒子とが十分均一に混練された後に行
う。The coupling treatment is carried out in a kneaded mixture of a thermoplastic polymer matrix, a low molecular weight organic compound and conductive particles, wherein 0.1 to 5% by weight of silane of the total weight of the thermoplastic polymer and the low molecular weight organic compound is added. System coupling agent,
After mixing well, water crosslinking is performed. When the amount of the coupling agent is smaller than this, the effect of the cross-linking treatment is reduced, and when the amount is larger, the effect is not changed. When a silane coupling agent having a vinyl group is used, an organic peroxide of 5 to 20% by weight of the coupling agent, for example,
2,2-di- (t-butylperoxy) butane, dicumyl peroxide, 1,1-di-t-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexane and the like are mixed together, and the Grafting to an organic substance, that is, a thermoplastic polymer and a low molecular weight organic compound. The addition of the silane coupling agent is performed after the thermoplastic polymer, the low molecular weight organic compound, and the conductive particles are sufficiently uniformly kneaded.
【0077】そして、混練物をプレス成型した後、水の
存在下で架橋処理を行う。具体的には、触媒としてジブ
チルすずジラウレート、ジオクチルすずジラウレート、
酢酸すず、オクト酸すず、オクト酸亜鉛などの金属カル
ボキシレートを用い、温水中で6〜8時間成形体を浸積
して行う。また、触媒をサーミスタ素体に混練し、高温
高湿度下において架橋を行うこともできる。触媒として
は、中でもジブチルすずジラウレートを用いることが好
ましい。架橋温度は、繰り返し動作等の特性の安定性を
高めるために、低分子有機化合物の融点以下で行うこと
が好ましい。架橋処理した後、成形体を乾燥し、Cu、
Ni等の金属電極を熱圧着したり、導電性ペースト等を
塗布すればサーミスタ素子が得られる。After the kneaded material is press-molded, a crosslinking treatment is performed in the presence of water. Specifically, dibutyltin dilaurate, dioctyltin dilaurate as a catalyst,
Using a metal carboxylate such as tin acetate, tin octoate, or zinc octoate, the compact is immersed in warm water for 6 to 8 hours. Further, the catalyst can be kneaded in a thermistor body and cross-linking can be performed under high temperature and high humidity. As the catalyst, it is particularly preferable to use dibutyltin dilaurate. The crosslinking temperature is preferably lower than the melting point of the low molecular weight organic compound in order to enhance the stability of the characteristics such as the repetitive operation. After the crosslinking treatment, the molded body is dried, and Cu,
A thermistor element can be obtained by thermocompression bonding of a metal electrode such as Ni or applying a conductive paste or the like.
【0078】熱硬化性高分子マトリックスを用いる場
合、所定量の硬化前の熱硬化性樹脂、熱可塑性エラスト
マー、低分子有機化合物、スパイク状の突起を有する導
電性粒子を混合・分散して塗料状とする。混合・分散は
既知の方法によればよく、各種攪拌機、分散機、塗料用
ロール機などを用いることができる。混合中に気泡が混
入した場合は真空脱泡を行う。粘度の調整のため芳香族
炭化水素、ケトン類、アルコール類、等各種溶媒を用い
ることもできる。これをニッケルや銅等の金属箔電極間
に流し込むか、またはスクリーン印刷等の塗布によリシ
ート状にしたものを、熱硬化性樹脂の所定の熱処理条件
で硬化する。予備硬化を比較的低温で行った後、本硬化
を高温で行う方法もある。混合物のみをシート状に硬化
したものに導電性ペースト等を塗布して電極としてもよ
い。得られたシート成形体は、所望の形状に打ち抜いて
サーミスター素子とする。When a thermosetting polymer matrix is used, a predetermined amount of a pre-cured thermosetting resin, a thermoplastic elastomer, a low molecular organic compound, and conductive particles having spike-shaped projections are mixed and dispersed to form a paint. And Mixing and dispersion may be performed according to a known method, and various types of stirrers, dispersers, paint rolls, and the like can be used. If bubbles are mixed during mixing, vacuum degassing is performed. Various solvents such as aromatic hydrocarbons, ketones, and alcohols can be used for adjusting the viscosity. This is poured between metal foil electrodes such as nickel or copper, or re-sheeted by application such as screen printing, and then cured under a predetermined heat treatment condition of a thermosetting resin. There is also a method in which pre-curing is performed at a relatively low temperature and then main curing is performed at a high temperature. An electrode may be formed by applying a conductive paste or the like to a mixture obtained by curing only the mixture into a sheet. The obtained sheet molded body is punched into a desired shape to form a thermistor element.
【0079】高分子マトリックスと低分子有機化合物の
熱劣化を防止するため酸化防止剤を混入することもで
き、フェノール類、有機イオウ類、フォスファイト類な
どが用いられる。An antioxidant can be mixed in the polymer matrix and the low molecular weight organic compound to prevent thermal deterioration, and phenols, organic sulfurs, phosphites and the like are used.
【0080】また、良熱導電性添加物として、特開昭5
7−12061号公報に記載されている窒化ケイ素、シ
リカ、アルミナ、粘土(雲母、タルク等)、特公平7−
77161号公報に記載されているシリコン、炭化ケイ
素、窒化ケイ素、ベリリア、セレン、特開平5−217
711号公報に記載されている無機窒化物、酸化マグネ
シウム等を添加してもよい。Further, as a good thermal conductive additive, Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 7-12061, silicon nitride, silica, alumina, clay (mica, talc, etc.),
No. 77161 describes silicon, silicon carbide, silicon nitride, beryllia, selenium, and JP-A-5-217.
An inorganic nitride, magnesium oxide, or the like described in JP-A-711 may be added.
【0081】耐久性向上のために、特開平5−2261
12号公報に記載されている酸化チタン、酸化鉄、酸化
亜鉛、シリカ、酸化マグネシウム、アルミナ、酸化クロ
ム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウ
ム、酸化鉛、特開平6−68963号公報に記載されて
いる高比誘電率の無機固体、具体的には、チタン酸バリ
ウム、チタン酸ストロンチウム、ニオブ酸カリウム等を
添加してもよい。For improving the durability, see Japanese Patent Application Laid-Open No.
Titanium oxide, iron oxide, zinc oxide, silica, magnesium oxide, alumina, chromium oxide, barium sulfate, calcium carbonate, calcium hydroxide, and lead oxide described in JP-A-6-68963. An inorganic solid having a high relative dielectric constant, specifically, barium titanate, strontium titanate, potassium niobate, or the like may be added.
【0082】耐電圧改善のために、特開平4−7438
3号公報に記載されている炭化ホウ素等を添加してもよ
い。In order to improve the withstand voltage, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-7438.
Boron carbide and the like described in JP-A No. 3 may be added.
【0083】強度改善のために、特開平5−74603
号公報に記載されている水和チタン酸アルカリ、特開平
8−17563号公報に記載されている酸化チタン、酸
化鉄、酸化亜鉛、シリカ等を添加してもよい。For improving the strength, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-74603.
Hydrated alkali titanate described in JP-A-8-17563, titanium oxide, iron oxide, zinc oxide, silica and the like described in JP-A-8-17563 may be added.
【0084】結晶核剤として、特公昭59−10553
号公報に記載されているハロゲン化アルカリ、メラミン
樹脂、特公平6−76511号公報に記載されている安
息香酸、ジベンジリデンソルビトール、安息香酸金属
塩、特開平7−6864号公報に記載されているタル
ク、ゼオライト、ジベンジリデンソルビトール、特開平
7−263127号公報に記載されているソルビトール
誘導体(ゲル化剤)、アスファルト、さらには、リン酸
ビス(4−t−ブチルフェニル)ナトリウム等を添加し
てもよい。As a crystal nucleating agent, JP-B-59-10553
No. 6,098,098, alkali metal halides, melamine resins, benzoic acid, dibenzylidene sorbitol, metal benzoate described in Japanese Patent Publication No. 6-76511, and JP-A-7-6864. Talc, zeolite, dibenzylidene sorbitol, sorbitol derivative (gelling agent) described in JP-A-7-263127, asphalt, and further sodium bis (4-t-butylphenyl) phosphate and the like are added. Is also good.
【0085】ア−ク調節制御剤としては、特公平4−2
8744号公報に記載されているアルミナ、マグネシア
水和物、特開昭61−250058号公報に記載されて
いる金属水和物、炭化ケイ素等を添加してもよい。As the arc regulation control agent, Japanese Patent Publication No. 4-2
Alumina, magnesia hydrate described in JP-A-8744, metal hydrate described in JP-A-61-250058, silicon carbide and the like may be added.
【0086】金属害防止剤として、特開平7−6864
号公報に記載されているイルガノックスMD1024
(チバガイギー製)等を添加してもよい。As a metal damage inhibitor, JP-A-7-6864
Irganox MD1024
(Made by Ciba-Geigy) or the like may be added.
【0087】また、難燃剤として、特開昭61−239
581号公報に記載されている三酸化二アンチモン、水
酸化アルミニウム、特開平5−74603号公報に記載
されている水酸化マグネシウム、さらには、2,2−ビ
ス(4−ヒドロキシ−3,5−ジブロモフェニル)プロ
パン、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のハロゲン
を含有する有機化合物(重合体を含む)、リン酸アンモ
ニウム等のリン系化合物等を添加してもよい。Further, as a flame retardant, JP-A-61-239
No. 581, diantimony trioxide, aluminum hydroxide, JP-A-5-74603, magnesium hydroxide, and 2,2-bis (4-hydroxy-3,5- Organic compounds (including polymers) containing halogen such as dibromophenyl) propane and polyvinylidene fluoride (PVDF), and phosphorus-based compounds such as ammonium phosphate may be added.
【0088】これら以外にも、硫化亜鉛、塩基性炭酸マ
グネシウム、酸化アルミニウム、ケイ酸カルシウム、ケ
イ酸マグネシウム、アルミノシリケート粘土(雲母、タ
ルク、カオリナイト、モンモリロナイト等)、ガラス
粉、ガラスフレーク、ガラス繊維、硫酸カルシウム等を
添加してもよい。Other than these, zinc sulfide, basic magnesium carbonate, aluminum oxide, calcium silicate, magnesium silicate, aluminosilicate clay (mica, talc, kaolinite, montmorillonite, etc.), glass powder, glass flake, glass fiber , Calcium sulfate or the like may be added.
【0089】これらの添加剤は、高分子マトリックス、
低分子有機化合物および導電性粒子の合計重量の25重
量%以下であることが好ましい。These additives include a polymer matrix,
It is preferably 25% by weight or less of the total weight of the low molecular weight organic compound and the conductive particles.
【0090】本発明の有機質正特性サーミスタは、非動
作時における初期抵抗が低く、その室温比抵抗値は10
-3〜10-1Ω・cm程度であり、動作時における抵抗の立
ち上がりが急峻であり、非動作時から動作時にかけての
抵抗変化率が6桁以上と大きい。The organic positive temperature coefficient thermistor of the present invention has a low initial resistance when not operating and has a room temperature specific resistance of 10%.
-3 to 10 -1 Ω · cm, the resistance rises steeply during operation, and the resistance change rate from non-operation to operation is as large as 6 digits or more.
【0091】本発明の有機質正特性サーミスタの構成例
を図1に示す。本発明の有機質正特性サーミスタは、少
なくとも熱可塑性高分子マトリックスと熱可塑性エラス
トマーと低分子有機化合物と導電性粒子とを有するサー
ミスター素体2と、このサーミスター素体2を挟み込む
ようにして一対の電極3が配置されている。図示例は、
サーミスターの断面形状の一例を示したものであり、本
発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であ
る。また、その平面形状は要求される特性や仕様により
円形、四角形、その他最適なものとすればよい。FIG. 1 shows a structural example of the organic positive temperature coefficient thermistor of the present invention. The organic positive temperature coefficient thermistor of the present invention includes a thermistor body 2 having at least a thermoplastic polymer matrix, a thermoplastic elastomer, a low molecular weight organic compound, and conductive particles, and a pair of thermistor bodies 2 sandwiched therebetween. Electrodes 3 are arranged. The example shown is
It shows an example of the cross-sectional shape of the thermistor, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention. The plane shape may be a circle, a square, or any other optimum shape depending on the required characteristics and specifications.
【0092】[0092]
【実施例】[実施例1]高分子マトリックスとして直鎖
状低密度ポリエチレン(日本ポリケム製、商品名UJ9
60、MFR=5.0 g/10min (190℃、2.16kg荷
重)、密度=0.935g/cm3 、融点135℃)、オレ
フイン系熱可塑性エラストマー(三井石油化学製、商品
名ミラストマー6030N、MFR=50 g/10min
(230℃、10kg荷重)、密度=0.890g/cm3 、
融点165℃)、低分子有機化合物としてパラフィンワ
ックス(日本精蝋製、HNP−10、融点75℃)、導
電性粒子としてフィラメント状ニッケルパウダ(NIC
O社製、商品名Type255ニッケルパウダ、平均粒
径2.2〜2.8μm 、見かけ密度0.5〜0.65g/
cm3 、比表面積0.68m2 /g )を用いた。ポリエチレ
ン:熱可塑性エラストマー:パラフィンワックス=5:
2:3(重量比)とし、これら合計重量の6倍のニッケ
ルパウダとをミル中150℃で15分間混練した。[Example 1] A linear low-density polyethylene (trade name: UJ9, manufactured by Nippon Polychem) was used as a polymer matrix.
60, MFR = 5.0 g / 10min (190 ° C., 2.16 kg load), density = 0.935 g / cm 3 , melting point 135 ° C.), olefin-based thermoplastic elastomer (Mitsui Petrochemical, trade name Mirastomer 6030N) MFR = 50 g / 10min
(At 230 ° C., 10 kg load), density = 0.890 g / cm 3 ,
Melting point: 165 ° C.); paraffin wax (HNP-10, manufactured by Nippon Seiwa Co., Ltd .; melting point: 75 ° C.) as a low-molecular organic compound; filamentary nickel powder (NIC: conductive particles)
Company O, trade name Type255 nickel powder, average particle size 2.2 to 2.8 µm, apparent density 0.5 to 0.65 g /
cm 3 and a specific surface area of 0.68 m 2 / g). Polyethylene: thermoplastic elastomer: paraffin wax = 5:
2: 3 (weight ratio), and 6 times the total weight of these nickel powders were kneaded in a mill at 150 ° C. for 15 minutes.
【0093】次いで、混練物を150℃で厚さ0.7mm
のシート状に熱プレス機で成形し、両面を厚さ約30μ
m のNi箔電極で挟み、熱プレス機で150℃でNi箔
を熱圧着し、全体で厚さ0.4mmとした。これを直径1
cmの円盤状に打ち抜き、有機質正特性サーミスタ素子と
した。このサーミスタ素子の断面図を図1に示す。Next, the kneaded material was heated at 150 ° C. to a thickness of 0.7 mm.
Into a sheet with a hot press, and both sides are about 30μ thick
m of Ni foil electrode, and the Ni foil was thermocompression-bonded at 150 ° C. with a hot press machine to obtain a total thickness of 0.4 mm. This is diameter 1
It was punched out into a disc of cm to obtain an organic positive temperature coefficient thermistor element. FIG. 1 is a sectional view of the thermistor element.
【0094】得られた素子を、恒温槽内で室温(25
℃)から120℃まで2℃/min で過熱、冷却し、所定
の温度で4端子法で抵抗値を測定した。初期室温抵抗
は、5.8×lO-3 Ω、約70℃で抵抗は上昇し始
め、抵抗変化率は7桁が得られ、低い室温抵抗と大きな
抵抗変化率が両立していることが確認された。The obtained device was placed in a thermostat at room temperature (25 ° C.).
From 120 ° C.) to 120 ° C., cooled at 2 ° C./min, and measured at a predetermined temperature by a four-terminal method. The initial room temperature resistance is 5.8 × 10 −3 Ω, the resistance starts to increase at about 70 ° C., and the resistance change rate is 7 digits. It is confirmed that low room temperature resistance and large resistance change rate are compatible. Was done.
【0095】この素子について、−40℃で30分、8
5℃で30分を1サイクルとする熱衝撃試験を行った。
15サイクル後の室温抵抗値は1.8×lO-2 Ωで変
化はわずかであった。The device was heated at -40.degree.
A thermal shock test was performed at 5 ° C. for one cycle of 30 minutes.
After 15 cycles, the room temperature resistance was 1.8 × 10 −2 Ω and the change was slight.
【0096】また、65℃95%RHの条件で高温高湿
信頼性試験を行った。1000時間放置後の室温抵抗値
は6.4×lO-3 Ωで、変化はわずかであった。A high-temperature high-humidity reliability test was performed under the conditions of 65 ° C. and 95% RH. The room temperature resistance after standing for 1000 hours was 6.4 × 10 −3 Ω, and the change was slight.
【0097】[実施例2]高分子マトリックスとしてポ
リスチレン(三菱化学製、商品名HH102、MFR=
3.0g /10min (200℃、5kg荷重)、密度=1.
05g/cm3 )、スチレン系熱可塑性エラストマー(シェ
ルジャパン製、商品名KRATON G1657、MF
R=9 g/10min (230℃、2.16kg荷重)、密度
=0.900g /cm3 )、低分子有機化合物としてパラ
フィンワックス(日本精蝋製、HNP−10、融点75
℃)、導電性粒子としてフィラメント状ニッケルパウダ
(INCO社製、商品名Type255ニッケルパウ
ダ、平均粒径2.2〜2.8μm 、見かけ密度0.5〜
0.65g /cm3 、比表面積0.68m2 /g )を用い
た。ポリスチレン:熱可塑性エラストマー:パラフィン
ワックス=2:4:4(重量比)とし、これら合計重量
の6倍のニッケルパウダとをミル中150℃で15分間
混練した。[Example 2] Polystyrene (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name: HH102, MFR =
3.0g / 10min (200 ° C, 5kg load), density = 1.
05g / cm 3 ), styrene-based thermoplastic elastomer (trade name KRATON G1657, MF, manufactured by Shell Japan)
R = 9 g / 10 min (230 ° C., 2.16 kg load), density = 0.900 g / cm 3 , paraffin wax as a low molecular weight organic compound (Nippon Seisaku, HNP-10, melting point 75)
° C), and filamentous nickel powder (manufactured by INCO, trade name Type 255 nickel powder, average particle size 2.2 to 2.8 µm, apparent density 0.5 to 0.5) as conductive particles.
0.65 g / cm 3 and a specific surface area of 0.68 m 2 / g). Polystyrene: thermoplastic elastomer: paraffin wax = 2: 4: 4 (weight ratio), and 6 times the total weight of these powders and nickel powder were kneaded in a mill at 150 ° C for 15 minutes.
【0098】混練物は成形温度150℃にて実施例1と
同様にサーミスタ素子とした。The kneaded material was formed into a thermistor element at a molding temperature of 150 ° C. in the same manner as in Example 1.
【0099】初期室温抵抗は4.5x10-3 Ω、70
℃付近で抵抗が増加し始め、抵抗変化率は10桁が得ら
れた。The initial room temperature resistance was 4.5 × 10 −3 Ω, 70
The resistance began to increase at around ° C., and a resistance change rate of 10 digits was obtained.
【0100】この素子に対し、実施例1と同様に熱衝撃
試験を行った。その結果50サイクル後の室温抵抗値は
1.9×10-2 Ωで変化はわずかであった。The device was subjected to a thermal shock test in the same manner as in Example 1. As a result, the room temperature resistance after 50 cycles was 1.9 × 10 −2 Ω, and the change was slight.
【0101】また、実施例1と同様の高温高湿信頼性試
験を行ったところ、1000時間放置後の室温抵抗値は
5.4x10-3 Ωで、変化はわずかであった。When a high-temperature high-humidity reliability test was performed in the same manner as in Example 1, the room temperature resistance after standing for 1000 hours was 5.4 × 10 −3 Ω, and the change was slight.
【0102】[実施例3]熱硬化性高分子としてピスフ
ェノールA型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社、商
品名エビコート801)100g および変性アミン系硬
化剤(油化シェルエボキシ社、商品名エポメートBOO
2)50g 、熱可塑性エラストマーとしてオレフイン系
熱可塑性エラストマー(三井石油化学製、商品名ミラス
トマー6030N、MFR=50g /10min (230
℃、10kg荷重)、低分子有機化合物としてパラフィン
ワックス(日本精蛸製、HNP−10、融点75℃)7
59、導電性粒子としてフィラメント状ニッケルパウダ
(lNCO社製、商品名Type255ニッケルパウ
ダ、平均粒径2.2〜2.8μm 、見かけ密度0.5〜
0.65g /cm3 、比表面積0.68m2 /g )を用い
た。ビスフェノールA型エポキシ樹脂20g 、変性アミ
ン系硬化剤10g 、オレフイン系熱可塑性エラストマー
8g 、パラフィンワックス12g 、トルエン30mlを遠
心式分散機で10分間混合した。Example 3 As a thermosetting polymer, 100 g of a pisphenol A type epoxy resin (Yuka Kasper Epoxy Co., Ltd., trade name: Evicoat 801) and a modified amine-based curing agent (Yuka Kasushi Evoxy Co., trade name: Epomate BOO)
2) 50 g, olefin-based thermoplastic elastomer (Mitsui Petrochemical, trade name: Mirastomer 6030N, MFR = 50 g / 10 min (230)
, 10 kg load), paraffin wax (HNP-10, melting point 75 ° C, manufactured by Nippon Seisaku) as a low molecular weight organic compound 7
59, filamentous nickel powder (manufactured by INCO, trade name Type 255 nickel powder, average particle size 2.2 to 2.8 μm, apparent density 0.5 to 0.5) as conductive particles
0.65 g / cm 3 and a specific surface area of 0.68 m 2 / g). 20 g of a bisphenol A type epoxy resin, 10 g of a modified amine-based curing agent, 8 g of an olefin-based thermoplastic elastomer, 12 g of paraffin wax, and 30 ml of toluene were mixed by a centrifugal disperser for 10 minutes.
【0103】得られた塗料状の混合物を、厚さ約30μ
m のNi箔電極の片面に塗布した後、もう一枚の電極で
挟み込み、さらにこれをスぺーサーを用いて厚さ0.4
mmとして真鍮板に挟み、熱プレス機で加圧した状態で8
0℃で3時間加熱硬化させた。この電極が熱圧着された
シート状硬化物を、直径1cmの円盤状に打ち抜き、有機
物正特性サーミスタ素子とした。The obtained mixture in the form of a paint was coated to a thickness of about 30 μm.
m, applied to one side of a Ni foil electrode, sandwiched between the other electrodes, and further applied with a spacer to a thickness of 0.4 mm.
8 mm when sandwiched between brass plates and pressed with a hot press
The composition was cured by heating at 0 ° C. for 3 hours. The sheet-shaped cured product on which the electrode was thermocompression-bonded was punched into a disk having a diameter of 1 cm to obtain an organic substance positive temperature coefficient thermistor element.
【0104】初期室温抵抗は7.2×10-3 Ω、70
℃付近で抵抗は上昇を始め、抵抗変化率は7桁が得られ
た。The initial room temperature resistance was 7.2 × 10 −3 Ω, 70
The resistance started to increase at around ° C, and a resistance change rate of 7 digits was obtained.
【0105】この素子に対し、実施例1と同様に熱衝撃
試験を行った。その結果50サイクル後の室温抵抗値は
1.7×10-2 Ωで変化はわずかであった。The device was subjected to a thermal shock test in the same manner as in Example 1. As a result, the room temperature resistance value after 50 cycles was 1.7 × 10 −2 Ω and the change was slight.
【0106】また、実施例1と同様の高温高湿信頼性試
験を行ったところ、1000時間放置後の室温抵抗値は
8.3×10-3 Ωで、変化はわずかであった。A high-temperature and high-humidity reliability test similar to that of Example 1 was performed. As a result, the room temperature resistance after standing for 1000 hours was 8.3 × 10 −3 Ω, and the change was slight.
【0107】[実施例4]高分子マトリックスとして直
鎖状低密度ポリエチレン(日本ポリケム製、商品名UJ
960、MFR=5.0g /10min (190℃、2.1
6kg荷重)、密度=0.935g/cm3 、融点135
℃)、オレフイン系熱可塑性エラストマー(三井石油化
学製、商品名ミラストマーM4800N、MFR=25
g /10min (230℃、2.16kg荷重)、密度=0.
890g/cm3 、融点165℃)、低分子有機化合物とし
てパラフィンワックス(Baker Petrolite 社製、Pol
yWax500、融点88℃)、導電性粒子としてフィ
ラメント状ニッケルパウダ(lNCO社製、商品名Ty
pe210ニッケルパウダ、平均粒径0.5〜1.0μ
m、見かけ密度0.8g /cm3 、比表面積1.5〜2.5
m2 /g )を用いた。ポリエチレン:熱可塑性エラストマ
ー:パラフィンワックス=6:2:2(重量比)とし、
これら合計重量の6倍のニッケルパウダとをミル中15
0℃で30分間混練した。Example 4 As a polymer matrix, a linear low-density polyethylene (manufactured by Nippon Polychem, trade name UJ)
960, MFR = 5.0 g / 10 min (190 ° C., 2.1
6 kg load), density = 0.935 g / cm 3 , melting point 135
° C), an olefin-based thermoplastic elastomer (Mitsui Petrochemical, trade name: Mirastomer M4800N, MFR = 25)
g / 10min (230 ° C, 2.16kg load), density = 0.
890 g / cm 3 , melting point 165 ° C.) Paraffin wax (Baker Petrolite, Pol
yWax500, melting point: 88 ° C., filamentous nickel powder (manufactured by INCO, trade name: Ty) as conductive particles
pe210 nickel powder, average particle size 0.5-1.0μ
m, apparent density 0.8 g / cm 3, specific surface area 1.5 to 2.5
m 2 / g). Polyethylene: thermoplastic elastomer: paraffin wax = 6: 2: 2 (weight ratio),
Six times the total weight of these nickel powders and 15
Kneaded at 0 ° C. for 30 minutes.
【0108】混練物は成形温度150℃にて実施例1と
同様にサーミスタ素子とした。初期室温抵抗は3.8×
10-3 Ω、85℃付近で抵抗が増加し始め、抵抗変化
率は6桁が得られた。The kneaded product was a thermistor element at a molding temperature of 150 ° C. in the same manner as in Example 1. Initial room temperature resistance is 3.8 ×
The resistance began to increase at around 10 −3 Ω and 85 ° C., and a six-digit resistance change rate was obtained.
【0109】この素子に対し、実施例1と同様に熱衝撃
試験を行った。その結果100サイクル後の室温抵抗値
は5.0×10-3 Ωで変化はほとんどなかった。The device was subjected to a thermal shock test in the same manner as in Example 1. As a result, the room temperature resistance after 100 cycles was 5.0 × 10 −3 Ω, and there was almost no change.
【0110】また、実施例1と同様の高温高湿信頼性試
験を行ったところ、1000時間放置後の室温抵抗値は
5.4×10-3 Ωで、変化はほとんどなかった。When a high-temperature and high-humidity reliability test was performed in the same manner as in Example 1, the room temperature resistance after standing for 1000 hours was 5.4 × 10 −3 Ω, and there was almost no change.
【0111】[比較例1]比較として、熱可塑性エラス
トマーを含まない材料で素子を作成した。高分子マトリ
ックスとして高密度ポリエチレン〔日本ポリケム製、商
品名HY540、MFR=1.0g /10min (190
℃、2.16kg)、融点135℃〕およぴ低密度ポリエ
チレン〔日本ポリケム製、商品名LC500、MFR=
4.0g /10min (190℃、2.16kg)、融点10
6℃〕、低分子有機化合物としてパラフィンワックス
(日本精蝋製、HNP−10、融点75℃)、導電性粒
子としてフィラメント状ニッケルパウダ(lNCO社
製、商品名Type255ニッケルパウダ、平均粒径
2.2〜2.8μm 、見かけ密度0.5〜0.65g /c
m3 、比表面積0.68m2 /g )を用いた。高密度ポリ
エチレン:低密度ポリエチレン:パラフィンワックス=
4:1:5(重量比)とし、これら合計重量の6倍のニ
ッケルパウダとをミル中150℃で30分間混練した。Comparative Example 1 As a comparison, an element was made of a material containing no thermoplastic elastomer. High-density polyethylene [manufactured by Nippon Polychem, trade name HY540, MFR = 1.0 g / 10 min (190
° C, 2.16 kg), melting point 135 ° C] and low density polyethylene [manufactured by Nippon Polychem, trade name LC500, MFR =
4.0g / 10min (190 ° C, 2.16kg), melting point 10
6 ° C.], paraffin wax (HNP-10, manufactured by Nippon Seiro, melting point 75 ° C.) as a low molecular weight organic compound, filamentary nickel powder (InNCO Corporation, trade name Type 255 nickel powder, average particle size) as conductive particles. 2-2.8 μm, apparent density 0.5-0.65 g / c
m 3 , specific surface area 0.68 m 2 / g). High density polyethylene: Low density polyethylene: Paraffin wax =
4: 1: 5 (weight ratio), and 6 times the total weight of these nickel powders were kneaded in a mill at 150 ° C. for 30 minutes.
【0112】初期室温抵抗は、1.7×10-3 Ω、7
5℃付近で急激に抵抗が増加し、抵抗変化率は11桁以
上が得られた。The initial room temperature resistance was 1.7 × 10 −3 Ω, 7
The resistance rapidly increased around 5 ° C., and a resistance change rate of 11 digits or more was obtained.
【0113】この素子に対し、実施例1と同様に熱衝撃
試験を行った。その結果10サイクル後でも室混抵抗値
は1.O×lO7 Ω以上となり、大幅な抵抗値の上昇が
見られた。The device was subjected to a thermal shock test in the same manner as in Example 1. As a result, even after 10 cycles, the room mixed resistance value was 1. O × 10 7 Ω or more, and a large increase in resistance was observed.
【0114】また、実施例1と同様の高温高湿信頼性試
験を行ったところ、1000時間放置後の室温抵抗値は
4.O×104 Ωで、熱衝撃試験同様大幅に抵抗値が増
加した。A high-temperature and high-humidity reliability test similar to that in Example 1 was performed. With O × 10 4 Ω, the resistance value increased significantly as in the thermal shock test.
【0115】この比較結果より、本発明の効果が非常に
大きいことがわかった。From the result of this comparison, it was found that the effect of the present invention was very large.
【0116】[0116]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、有機質正
特性サーミスタの信頼性を向上させ、特性の安定性を向
上させることができる。As described above, according to the present invention, the reliability of the organic positive temperature coefficient thermistor can be improved, and the stability of the characteristics can be improved.
【図1】本発明の有機質正特性サーミスタの基本構成を
示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a basic configuration of an organic positive temperature coefficient thermistor of the present invention.
2 サーミスター素体 3 電極 2 Thermistor body 3 Electrode
フロントページの続き Fターム(参考) 4J002 AA00X AA01W AB01X AC11W BB00X BB06X BB07X BB08X BB15W BB23X BC03X BD00X BD14X BF03X BG10X BP01W BP03W CB00X CC00X CD00X CF21X CH01X CL00X CM04X CP03X DA086 EF057 EH037 EP017 FA026 FD116 GQ00 5E034 AA10 AC10 AC19 Continued on the front page F-term (reference) 4J002 AA00X AA01W AB01X AC11W BB00X BB06X BB07X BB08X BB15W BB23X BC03X BD00X BD14X BF03X BG10X BP01W BP03W CB00X CC00X CD00X CF21E CH01X CP00X0
Claims (6)
なるマトリクスおよび低分子有機化合物、スパイク状の
突起を有する導電性粒子からなり、 前記高分子マトリックスが熱可塑性エラストマーを含む
有機質正特性サーミスタ。1. An organic positive temperature coefficient thermistor comprising a matrix composed of at least two or more polymer compounds, a low molecular organic compound, and conductive particles having spike-like projections, wherein said polymer matrix contains a thermoplastic elastomer.
ス全体に対して2〜60質量%含有する請求項1の有機
質正特性サーミスタ。2. The organic positive temperature coefficient thermistor according to claim 1, wherein said thermoplastic elastomer is contained in an amount of 2 to 60% by mass based on the whole matrix.
ら200℃である請求項1または2の有機質正特性サー
ミスタ。3. The organic positive temperature coefficient thermistor according to claim 1, wherein the low molecular weight organic compound has a melting point of 40 ° C. to 200 ° C.
子が鎖状に連なっている請求項1〜3のいずれかの有機
質正特性サーミスタ。4. The organic positive temperature coefficient thermistor according to claim 1, wherein said conductive particles having spike-like projections are connected in a chain.
クス中に偏析している請求項1〜4のいずれかの有機質
正特性サーミスタ。5. The organic positive temperature coefficient thermistor according to claim 1, wherein said low molecular weight organic compound is segregated in a polymer matrix.
〜5のいずれかの有機質正特性サーミスタ。6. The device according to claim 1, which is a transferable circuit element for a secondary battery.
5. The organic positive temperature coefficient thermistor according to any one of to 5.
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CN109328390A (en) * | 2016-06-22 | 2019-02-12 | 纺织和塑料研究协会图林根研究院 | Conductive formed body with positive temperature coefficient |
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- 2001-01-12 JP JP2001005013A patent/JP2002208505A/en active Pending
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