JP2004143354A - Ｐｔｃインク組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】インク化を可能としたエチレン−アクリル酸共重合体をマトリックスとする導電性粒子含有ＰＴＣ材料であって、インクで被膜を形成する際の印刷特性を向上せしめたものを提供する。
【解決手段】アクリル酸含量が１０重量％以下のエチレン−アクリル酸共重合体をデカリン、テトラリンまたはこれらの混合物中に加熱溶解させた溶液に、導電性粒子および芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素またはこれらの混合溶剤に非極性ゴムを溶解した溶液を添加したＰＴＣインク組成物。
【解決手段】アクリル酸含量が１０重量％以下のエチレン−アクリル酸共重合体をデカリン、テトラリンまたはこれらの混合物中に加熱溶解させた溶液に、導電性粒子および芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素またはこれらの混合溶剤に非極性ゴムを溶解した溶液を添加したＰＴＣインク組成物。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＴＣインク組成物に関する。さらに詳しくは、ＰＴＣ特性（正の温度特性）および印刷特性を向上せしめたＰＴＣインク組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＴＣインク材料のマトリックスとしては、種々のものが提案されているが、広く一般に用いられているのはエチレン−酢酸ビニル共重合体である。この共重合体をインク化するために、溶剤に可溶の酢酸ビニル含量が多く、結晶化度の低い共重合体が用いられているのが実情である。しかしながら、結晶化度の低い共重合体を用いると、ＰＴＣ特性が小さくなり、また過昇防止機能が小さくなる。
【０００３】
結晶性ポリマーを用いたＰＴＣ材料の例は、特開昭５４−１６６９７号公報、同５５−７８４０５号公報等に記載されており、またエチレン−アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）を用いたＰＴＣ材料の例は、特開昭５５−１５９５８７号公報、同５５−１６０００６号公報等に記載されているが、それらはすべて固体の状態で熱プレスで成形して用いられており、インクとしての用途には向けられていない。
【０００４】
かかる状況に鑑み、本出願人は先にＥＡＡと導電粒子の組み合わせからなるＰＴＣ材料であって、インク化を可能としたＰＴＣインク組成物の製造法を提案している（特開２００２−１４６２５１号公報）。かかる方法により製造されたＰＴＣ材料は、機能面からは厚さが１００μｍ以下と薄膜化が可能になり、品質面からはその安定性が優れ、製品コストが抑えられるという効果を奏するものの、インクから被膜を形成する際にその印刷特性が十分ではなく、印刷時に基材上への連続被膜を形成することが困難であった。すなわち、インクを溶解している溶剤がインクからしみ出すことで、印刷時に基材とインクとの間に被膜となってインクの基材への転写を妨げるという現象が起こり、また溶剤の分離が激しい場合には基材に転写せず、一方溶剤の分離が少ない場合には基材上でのインクの途中切れが生じ、連続被膜を形成するためには印刷速度を落とす必要があり、製造上の品質とコストに問題が見られた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、インク化を可能としたエチレン−アクリル酸共重合体をマトリックスとする導電性粒子含有ＰＴＣ材料であって、インクで被膜を形成する際の印刷特性を向上せしめたものを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる本発明の目的は、アクリル酸含量が１０重量％以下のエチレン−アクリル酸共重合体をデカリン、テトラリンまたはこれらの混合物中に加熱溶解させた溶液に、導電性粒子および芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素またはこれらの混合溶剤に非極性ゴムを溶解した溶液を添加したＰＴＣインク組成物によって達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
マトリックスとして用いられるエチレン−アクリル酸共重合体は、アクリル酸をエチレンに共重合させることで結晶化度は低下するが、顕著なＰＴＣ特性を得るためには、結晶化度の高い共重合体であることが好ましい。一方、接着強度や通電時の抵抗変化に対しては、アクリル酸の共重合が必須となる。かかる観点からアクリル酸含量が２０重量％以下、好ましくは約２〜１０重量％のものが用いられる。ＥＡＡを溶解させる溶剤としては、デカリン、テトラリンまたはこれらの混合物が用いられ、ＥＡＡ濃度が約５〜２０重量％となるような割合で用いられる。このような濃度の溶液の調製は、約５０〜１５０℃、好ましくは約７０〜１４０℃に加熱することによって行われる。
【０００８】
ＥＡＡ溶液中には、さらにカーボンブラック、グラファイト、金属粒子等の導電性粒子がエチレン−アクリル酸共重合体と合わせた量に対して約５〜８０重量％となる割合で添加されて用いられる。カーボンブラックとしては、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ等の比較的粒径が大きく、ストラクチャーの小さいものが好んで用いられる。導電性粒子のＥＡＡ溶液中への分散は、３本ロール、ボールミル、ビーズミル、ジェットミル、ホモジナイザ、ディスパ等の湿式分散機を用いて行われる。
【０００９】
以上の各成分には、さらにエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等の非極性ゴムを芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素またはこれらの混合溶剤中に溶解したゴム溶液が添加される。ゴムを溶解する溶剤としての芳香族炭化水素としては、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、ソルベントナフタ、ジペンテンなどが、また脂肪族炭化水素としては、ヘキサン、ヘプタン、ゴム揮発油、ミネラルスピリットなどが、印刷方法により沸点、蒸気圧などを考慮しながら単体またはこれらの混合物として用いられる。このとき非極性ゴムの濃度は２〜４０重量％、好ましくは５〜２０重量％がよい。
【００１０】
ＥＡＡ溶液と非極性ゴム溶液とは、それぞれ固形分としてのＥＡＡ７０〜９８重量％に対して非極性ゴムが３０〜２重量％（両者の合計が１００重量％として）となるような割合で添加され、再びディスパー等の攪拌機を用いて均一化する。非極性ゴム分がこれより少ないと印刷特性を向上という本発明の目的が達成されず、一方これより多く用いられるとＰＴＣ本来の特性を損なうこととなり好ましくない。なお、ゴム溶液の添加については、以上のようにＥＡＡ溶液と導電性粒子を分散した後に添加攪拌して均一化する他、ＥＡＡ溶液／導電性粒子／ゴム溶液を一度に分散させることもできる。
【００１１】
このようにして調製されたＰＴＣインク組成物（粘度約１００〜１００００ポアズ）は、樹脂、金属、セラミックス、ガラス等の基材上にスクリーン印刷法、メタルマスク印刷法、グラビアコータ、ナイフコータを用いる方法などによって適用される。
【００１２】
【発明の効果】
本発明に係るＰＴＣインク組成物は、印刷時にインクが基材に良好に転写するようになり、印刷された被膜が連続被膜で得られるようになった結果、印刷速度を通常の印刷と同様の速度で行えることとなり、印刷の品質を向上し、印刷コストを抑えるという優れた効果を奏する。
【００１３】
【実施例】
次に、実施例について本発明を説明する。
【００１４】
実施例１
エチレン−アクリル酸共重合体（エクソンモービル化学製品エスコール５０００；アクリル酸含量６重量％）１００重量部を８０℃のデカリン（関東化学製品）９００重量部を入れた容器中で完全に溶解させ、冷却後ＳＲＦカーボンブラック（新日化カーボン製品ＨＴＣ＃Ｓ）６０重量部を加え、これを３本ロールで分散処理して混合する。これに芳香族炭化水素（関東化学製品ソルベッソ♯１５０）１００重量部に溶解したＥＰＤＭ（ＪＳＲ製品ＥＰ２２）２０重量部を添加し、ＰＴＣインク組成物（粘度約３００ポアズ）を調製した。
【００１５】
比較例１
実施例１において、ＥＰＤＭおよび芳香族炭化水素が用いられなかった。
【００１６】
実施例２
実施例１において、デカリン量が６００重量部に、また芳香族炭化水素量が２５０重量部にそれぞれ変更されて用いられた。
【００１７】
実施例３
実施例２において、ＥＰＤＭの代わりにＩＩＲ（エクソン化学製品ブチル３６５）が同量用いられた。
【００１８】
比較例２
実施例２において、ＥＰＤＭおよび芳香族炭化水素が用いられなかった。
【００１９】
以上の各実施例および各比較例について、メタルマスク印刷での所定の印刷速度に対するインクと溶剤の分離、印刷対象物への転写および連続被膜の形成を以下の基準に従い判定した。得られた結果は、次の表に示される。
インクと溶剤の分離：印刷周辺ににじみのないものを○、にじみはあるが端部が明確なものを△、にじんで端部が崩れているものを×として判定
印刷対象物への転写：転写したものを○、一部転写しないものを△、滑って転写しないものを×として判定
連続被膜の形成：連続被膜を形成するものを○、一部だけ連続被膜を形成するものを△、連続被膜を形成しないものを×として判定
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＴＣインク組成物に関する。さらに詳しくは、ＰＴＣ特性（正の温度特性）および印刷特性を向上せしめたＰＴＣインク組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＴＣインク材料のマトリックスとしては、種々のものが提案されているが、広く一般に用いられているのはエチレン−酢酸ビニル共重合体である。この共重合体をインク化するために、溶剤に可溶の酢酸ビニル含量が多く、結晶化度の低い共重合体が用いられているのが実情である。しかしながら、結晶化度の低い共重合体を用いると、ＰＴＣ特性が小さくなり、また過昇防止機能が小さくなる。
【０００３】
結晶性ポリマーを用いたＰＴＣ材料の例は、特開昭５４−１６６９７号公報、同５５−７８４０５号公報等に記載されており、またエチレン−アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）を用いたＰＴＣ材料の例は、特開昭５５−１５９５８７号公報、同５５−１６０００６号公報等に記載されているが、それらはすべて固体の状態で熱プレスで成形して用いられており、インクとしての用途には向けられていない。
【０００４】
かかる状況に鑑み、本出願人は先にＥＡＡと導電粒子の組み合わせからなるＰＴＣ材料であって、インク化を可能としたＰＴＣインク組成物の製造法を提案している（特開２００２−１４６２５１号公報）。かかる方法により製造されたＰＴＣ材料は、機能面からは厚さが１００μｍ以下と薄膜化が可能になり、品質面からはその安定性が優れ、製品コストが抑えられるという効果を奏するものの、インクから被膜を形成する際にその印刷特性が十分ではなく、印刷時に基材上への連続被膜を形成することが困難であった。すなわち、インクを溶解している溶剤がインクからしみ出すことで、印刷時に基材とインクとの間に被膜となってインクの基材への転写を妨げるという現象が起こり、また溶剤の分離が激しい場合には基材に転写せず、一方溶剤の分離が少ない場合には基材上でのインクの途中切れが生じ、連続被膜を形成するためには印刷速度を落とす必要があり、製造上の品質とコストに問題が見られた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、インク化を可能としたエチレン−アクリル酸共重合体をマトリックスとする導電性粒子含有ＰＴＣ材料であって、インクで被膜を形成する際の印刷特性を向上せしめたものを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる本発明の目的は、アクリル酸含量が１０重量％以下のエチレン−アクリル酸共重合体をデカリン、テトラリンまたはこれらの混合物中に加熱溶解させた溶液に、導電性粒子および芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素またはこれらの混合溶剤に非極性ゴムを溶解した溶液を添加したＰＴＣインク組成物によって達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
マトリックスとして用いられるエチレン−アクリル酸共重合体は、アクリル酸をエチレンに共重合させることで結晶化度は低下するが、顕著なＰＴＣ特性を得るためには、結晶化度の高い共重合体であることが好ましい。一方、接着強度や通電時の抵抗変化に対しては、アクリル酸の共重合が必須となる。かかる観点からアクリル酸含量が２０重量％以下、好ましくは約２〜１０重量％のものが用いられる。ＥＡＡを溶解させる溶剤としては、デカリン、テトラリンまたはこれらの混合物が用いられ、ＥＡＡ濃度が約５〜２０重量％となるような割合で用いられる。このような濃度の溶液の調製は、約５０〜１５０℃、好ましくは約７０〜１４０℃に加熱することによって行われる。
【０００８】
ＥＡＡ溶液中には、さらにカーボンブラック、グラファイト、金属粒子等の導電性粒子がエチレン−アクリル酸共重合体と合わせた量に対して約５〜８０重量％となる割合で添加されて用いられる。カーボンブラックとしては、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ等の比較的粒径が大きく、ストラクチャーの小さいものが好んで用いられる。導電性粒子のＥＡＡ溶液中への分散は、３本ロール、ボールミル、ビーズミル、ジェットミル、ホモジナイザ、ディスパ等の湿式分散機を用いて行われる。
【０００９】
以上の各成分には、さらにエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等の非極性ゴムを芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素またはこれらの混合溶剤中に溶解したゴム溶液が添加される。ゴムを溶解する溶剤としての芳香族炭化水素としては、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、ソルベントナフタ、ジペンテンなどが、また脂肪族炭化水素としては、ヘキサン、ヘプタン、ゴム揮発油、ミネラルスピリットなどが、印刷方法により沸点、蒸気圧などを考慮しながら単体またはこれらの混合物として用いられる。このとき非極性ゴムの濃度は２〜４０重量％、好ましくは５〜２０重量％がよい。
【００１０】
ＥＡＡ溶液と非極性ゴム溶液とは、それぞれ固形分としてのＥＡＡ７０〜９８重量％に対して非極性ゴムが３０〜２重量％（両者の合計が１００重量％として）となるような割合で添加され、再びディスパー等の攪拌機を用いて均一化する。非極性ゴム分がこれより少ないと印刷特性を向上という本発明の目的が達成されず、一方これより多く用いられるとＰＴＣ本来の特性を損なうこととなり好ましくない。なお、ゴム溶液の添加については、以上のようにＥＡＡ溶液と導電性粒子を分散した後に添加攪拌して均一化する他、ＥＡＡ溶液／導電性粒子／ゴム溶液を一度に分散させることもできる。
【００１１】
このようにして調製されたＰＴＣインク組成物（粘度約１００〜１００００ポアズ）は、樹脂、金属、セラミックス、ガラス等の基材上にスクリーン印刷法、メタルマスク印刷法、グラビアコータ、ナイフコータを用いる方法などによって適用される。
【００１２】
【発明の効果】
本発明に係るＰＴＣインク組成物は、印刷時にインクが基材に良好に転写するようになり、印刷された被膜が連続被膜で得られるようになった結果、印刷速度を通常の印刷と同様の速度で行えることとなり、印刷の品質を向上し、印刷コストを抑えるという優れた効果を奏する。
【００１３】
【実施例】
次に、実施例について本発明を説明する。
【００１４】
実施例１
エチレン−アクリル酸共重合体（エクソンモービル化学製品エスコール５０００；アクリル酸含量６重量％）１００重量部を８０℃のデカリン（関東化学製品）９００重量部を入れた容器中で完全に溶解させ、冷却後ＳＲＦカーボンブラック（新日化カーボン製品ＨＴＣ＃Ｓ）６０重量部を加え、これを３本ロールで分散処理して混合する。これに芳香族炭化水素（関東化学製品ソルベッソ♯１５０）１００重量部に溶解したＥＰＤＭ（ＪＳＲ製品ＥＰ２２）２０重量部を添加し、ＰＴＣインク組成物（粘度約３００ポアズ）を調製した。
【００１５】
比較例１
実施例１において、ＥＰＤＭおよび芳香族炭化水素が用いられなかった。
【００１６】
実施例２
実施例１において、デカリン量が６００重量部に、また芳香族炭化水素量が２５０重量部にそれぞれ変更されて用いられた。
【００１７】
実施例３
実施例２において、ＥＰＤＭの代わりにＩＩＲ（エクソン化学製品ブチル３６５）が同量用いられた。
【００１８】
比較例２
実施例２において、ＥＰＤＭおよび芳香族炭化水素が用いられなかった。
【００１９】
以上の各実施例および各比較例について、メタルマスク印刷での所定の印刷速度に対するインクと溶剤の分離、印刷対象物への転写および連続被膜の形成を以下の基準に従い判定した。得られた結果は、次の表に示される。
インクと溶剤の分離：印刷周辺ににじみのないものを○、にじみはあるが端部が明確なものを△、にじんで端部が崩れているものを×として判定
印刷対象物への転写：転写したものを○、一部転写しないものを△、滑って転写しないものを×として判定
連続被膜の形成：連続被膜を形成するものを○、一部だけ連続被膜を形成するものを△、連続被膜を形成しないものを×として判定
Claims (5)
- アクリル酸含量が１０重量％以下のエチレン−アクリル酸共重合体をデカリン、テトラリンまたはこれらの混合物中に加熱溶解させた溶液に、導電性粒子および芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素またはこれらの混合溶剤に非極性ゴムを溶解した溶液を添加してなるＰＴＣインク組成物。
- それぞれ固形分としてエチレン−アクリル酸共重合体７０〜９８重量％に対し非極性ゴムが３０〜２重量％（両者の合計が１００重量％）の割合で用いられた請求項１記載のＰＴＣインク組成物。
- 非極性ゴムがエチレンプロピレンゴムまたはブチルゴムである請求項１または２記載のＰＴＣインク組成物。
- 請求項１記載のＰＴＣインク組成物を用いて基材上に導電層を形成せしめたＰＴＣ材料。
- 請求項４記載のＰＴＣ材料よりなる面状発熱体。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002312037A JP4501336B2 (ja) | 2002-10-28 | 2002-10-28 | Ｐｔｃインク組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002312037A JP4501336B2 (ja) | 2002-10-28 | 2002-10-28 | Ｐｔｃインク組成物 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004143354A true JP2004143354A (ja) | 2004-05-20 |
| JP2004143354A5 JP2004143354A5 (ja) | 2005-10-27 |
| JP4501336B2 JP4501336B2 (ja) | 2010-07-14 |
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|---|---|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006169367A (ja) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Nok Corp | Ｐｔｃインク組成物、ｐｔｃ材料及び面状発熱体 |
| WO2008139806A1 (ja) | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Nok Corporation | Ｐｔｃインク組成物の製造方法及びｐｔｃインク組成物 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07335378A (ja) * | 1994-06-07 | 1995-12-22 | Nok Corp | Ｐｔｃ発熱体の製造法 |
| JPH11310739A (ja) * | 1998-04-30 | 1999-11-09 | Fujikura Ltd | 導電性インキ組成物およびそれを用いた面状発熱体 |
| JP2002146251A (ja) * | 2000-11-15 | 2002-05-22 | Nok Corp | Ｐｔｃインク組成物の製造法 |
| WO2002080200A1 (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-10 | Shinwha Intertek Corp. | Ptc composition and ptc device comprising the same |
-
2002
- 2002-10-28 JP JP2002312037A patent/JP4501336B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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| JPH07335378A (ja) * | 1994-06-07 | 1995-12-22 | Nok Corp | Ｐｔｃ発熱体の製造法 |
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| WO2008139806A1 (ja) | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Nok Corporation | Ｐｔｃインク組成物の製造方法及びｐｔｃインク組成物 |
| JP2008280442A (ja) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Nok Corp | Ｐｔｃインク組成物の製造方法及びｐｔｃインク組成物 |
| EP2151832A4 (en) * | 2007-05-11 | 2016-09-07 | Nok Corp | PROCESS FOR MANUFACTURING PTC INK COMPOSITION AND PTC INK COMPOSITION |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4501336B2 (ja) | 2010-07-14 |
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