JP2005347650A - Ptc (positive temperature coefficient) efficiency reinforcement agent and macromolecular ptc composition added by it - Google Patents

Ptc (positive temperature coefficient) efficiency reinforcement agent and macromolecular ptc composition added by it Download PDF

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Tetsuo Ishioka
徹夫 石岡
Tetsuo Fujita
哲夫 藤田
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CHUBU KAKO KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a PTC efficiency agent, which indicates a big resistance change because of a rapid rising of PTC characteristic, and has a low resistance at normal temperature, furthermore can obtain a stable PTC composition of the PTC characteristic after repeat switching operation, a PTC composition using it and a PTC heating element. <P>SOLUTION: The PTC efficiency agent mainly consisting of a fatty acid amide, a macromolecular PTC composition characterized by containing the PTC efficiency reinforcement agent, and the PTC heating element which are characterized in that the fatty acid amide is one kind or two kinds or more from among a stearic acid amide, an oleic acid amide, a lauric acid amide, a palmitic acid amide, an erucic acid amide, a behen acid amide, an ethylene bisstearic acid amide, an ethylene bislauric acid amide, an N-oleic palmit amide, and a N-stearyl erucic amide. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はPTC(Positive Temperature Coefficient:正温度係数)を有する導電性組成物のPTC効率を上昇させるPTC効率増強剤、及びそれを用いたPTC組成物に並びにPTC面状発熱体に関する。本発明は更に、上記PTC効率増強剤を用いた、PTC効率を増強させる方法にも関する。   The present invention relates to a PTC efficiency enhancer that increases the PTC efficiency of a conductive composition having PTC (Positive Temperature Coefficient), a PTC composition using the PTC efficiency enhancer, and a PTC planar heating element. The present invention further relates to a method for enhancing PTC efficiency using the PTC efficiency enhancer.

従来からPTC特性を有する組成物として、微量の酸化物をドープして半導体化したチタン酸バリウム(BaTiO)等の無機導電性組成物(セラミックPTC組成物)や、ポリエチレンのような結晶性高分子に導電性を持つカーボンブラック等の粉末を混練した有機導電性組成物(高分子PTC組成物)等が知られている。ここで、PTC組成物とは、材料固有の抵抗値Rと素子に流された電流値Iとで、いわゆるジュール熱加熱(IR加熱)により発熱し、そのため、PTC組成物に比較的大きな電流が流れると発熱が起こり、抵抗値が上昇するものを呼んでいる。
これらのPTC組成物は、電気を流すことにより発熱し、ヒーターとして用いることができる。
Conventionally, as a composition having PTC characteristics, an inorganic conductive composition (ceramic PTC composition) such as barium titanate (BaTiO 3 ) doped with a small amount of oxide to make a semiconductor, or a highly crystalline composition such as polyethylene An organic conductive composition (polymer PTC composition) in which a powder such as carbon black having conductivity in molecules is kneaded is known. Here, the PTC composition has a resistance value R inherent to the material and a current value I applied to the element, and generates heat by so-called Joule heat heating (I 2 R heating). Therefore, the PTC composition is relatively large in the PTC composition. When current flows, heat is generated and the resistance value increases.
These PTC compositions generate heat when electricity flows and can be used as a heater.

例えば、高分子PTC組成物を用いたヒーターとして、特開平7−335378号公報には、非晶質ポリマー、導電性充填材および該非晶質ポリマーと相溶性のない結晶性ポリマー粒子よりなるPTC組成物を有機溶剤に分散させたペーストを、導電層としての金属箔を配したフレキシブルサーキット基材フィルム上に塗布し、乾燥させることを特徴とするPTC発熱体の製造法が開示されている。
また、特開平8−120182号公報には、非晶質ポリマー、該非晶質ポリマーと相溶性のない結晶性ポリマー粒子、導電性カーボンブラック、グラファイトおよび無機充填剤からなるPTC組成物、及び該PTC組成物の架橋物を、樹脂フィルム基材上に形成された導電層上に配設してなる面状発熱体が開示されている。
さらに、特開2003−109803号公報には、柔軟性PTC面状発熱体 、及びその製造方法が開示されている。このPTC面状発熱体は、柔軟性多孔質体と、前記柔軟性多孔質体に間隔を置いて配設された一対の柔軟性電極と、前記一対の柔軟性電極間にこれと電気的に接続して設けられた柔軟性PTC抵抗体と、これらを被覆する柔軟性被覆材とからなり、柔軟性電極、柔軟性PTC抵抗体はスクリーン印刷により形成されている。
For example, as a heater using a polymer PTC composition, JP-A-7-335378 discloses a PTC composition comprising an amorphous polymer, a conductive filler, and crystalline polymer particles that are incompatible with the amorphous polymer. A method for producing a PTC heating element is disclosed, in which a paste in which an object is dispersed in an organic solvent is applied on a flexible circuit board film provided with a metal foil as a conductive layer and dried.
JP-A-8-120182 discloses a PTC composition comprising an amorphous polymer, crystalline polymer particles incompatible with the amorphous polymer, conductive carbon black, graphite and an inorganic filler, and the PTC. A planar heating element is disclosed in which a crosslinked product of the composition is disposed on a conductive layer formed on a resin film substrate.
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-109803 discloses a flexible PTC planar heating element and a method for manufacturing the same. The PTC planar heating element includes a flexible porous body, a pair of flexible electrodes disposed at a distance from the flexible porous body, and a pair of flexible electrodes electrically connected to the pair of flexible electrodes. It consists of the flexible PTC resistor provided by connection and the flexible coating material which covers these, and the flexible electrode and the flexible PTC resistor are formed by screen printing.

高分子組成物のPTC特性は、基本的に次の機構で発現すると言われている。すなわち、上記組成物のポリマー成分の結晶融点より低温度では、ポリマー成分の非晶質領域に分散された導電性粒子が互いに接触しているため、導電ルートが形成されて低抵抗を示す。温度上昇によりポリマー成分の結晶領域が溶解して非晶質領域の体積が増大し、導電性粒子の粒子間距離が増大するため、導電ルートが切断されて高抵抗を示す。そして、上記組成物の温度が常温に下がると、ポリマー成分の非晶質領域の体積の減少により、導電性粒子の粒子間距離が再び近づくため、導電ルートが再形成されて低抵抗となる。   It is said that the PTC characteristic of a polymer composition is basically expressed by the following mechanism. That is, at a temperature lower than the crystal melting point of the polymer component of the composition, since the conductive particles dispersed in the amorphous region of the polymer component are in contact with each other, a conductive route is formed and exhibits low resistance. As the temperature rises, the crystalline region of the polymer component dissolves, the volume of the amorphous region increases, and the distance between the conductive particles increases, so that the conductive route is cut and high resistance is exhibited. And when the temperature of the said composition falls to normal temperature, since the distance between particle | grains of electroconductive particle approaches again by the reduction | decrease of the volume of the amorphous area | region of a polymer component, a conductive route is re-formed and it becomes low resistance.

PTC組成物として要求される性能としては、PTC特性の立ち上がりが急激で大きな抵抗変化を示すこと、常温での抵抗が小さいこと、繰り返しスイッチング動作後の特性安定性、特に抵抗に変化のないこと、等が挙げられる。なぜなら、PTCヒータ等の特性として、スイッチを入れてからの昇温速度が早く、またある一定以上の高温になった場合に急激に抵抗が上昇することにより自動的に通電が止まり、火事等の事故を防止する必要があるからである。さらに、これらのPTC特性は、繰り返しての通電後も変化のないことが要求されるからである。   As performance required as a PTC composition, the rise of the PTC characteristic is abrupt and shows a large resistance change, the resistance at normal temperature is small, the characteristic stability after repeated switching operation, in particular, the resistance does not change, Etc. This is because, as a characteristic of PTC heaters, etc., the rate of temperature rise after switching on is fast, and when the temperature rises above a certain level, the resistance suddenly rises and the energization stops automatically. This is because it is necessary to prevent accidents. Furthermore, these PTC characteristics are required to remain unchanged after repeated energization.

これらの目的を達成するため、以下のような報告がなされている。
例えば、国際公開WO01/057889号公報は、比較的低温度でPTC挙動を示し、PTC挙動が鋭敏で且つPTC挙動の繰り返し安定性に優れており、また温度上昇後も流動性がなく、しかもPTC素子としての高抵抗を示す温度に幅を有する組成物を提供することを目的とし、結晶性ポリマー100重量部に導電性粉末5〜150重量部を分散させた導電性ポリマー組成物であって、該結晶性ポリマーが結晶転移するものであることを特徴とするPTC特性を有する導電性ポリマー組成物及び、結晶性ポリマーが、トランス−1,4結合を85%以上有するトランス−1,4−ポリブタジエンであることを特徴とする導電性ポリマー組成物を開示している。
In order to achieve these objectives, the following reports have been made.
For example, International Publication No. WO01 / 057889 shows PTC behavior at a relatively low temperature, is sensitive to PTC behavior and is excellent in repeated stability of PTC behavior, has no fluidity even after temperature rise, and PTC A conductive polymer composition in which 5 to 150 parts by weight of a conductive powder is dispersed in 100 parts by weight of a crystalline polymer for the purpose of providing a composition having a temperature range that exhibits high resistance as an element, Conductive polymer composition having PTC characteristics, characterized in that the crystalline polymer undergoes crystal transition, and trans-1,4-polybutadiene having 85% or more of trans-1,4 bonds in the crystalline polymer A conductive polymer composition is disclosed.

また、特開平10−116702号公報では、結晶性高分子100重量部に対して平均粒子径0.1〜5μmの炭化チタン粉末550〜1000重量部が配合されてなり、前記炭化チタン粉末がシラン化合物カップリング剤で表面処理されていることを特徴とするPTC組成物を開示している。   In JP-A-10-116702, 550 to 1000 parts by weight of titanium carbide powder having an average particle diameter of 0.1 to 5 μm is blended with 100 parts by weight of crystalline polymer, and the titanium carbide powder is silane. Disclosed is a PTC composition characterized by being surface treated with a compound coupling agent.

しかしながら、国際公開WO01/057889号公報に記載された発明によれば、組成物中のポリマーを特定の種類のものに限定しなければならず、高分子PTC組成物として現在広く用いられている種々のポリマーを用いることができない欠点があった。また、特開平10−116702号公報に記載された発明によれば、炭化チタン粉末をシラン化合物カップリング剤で表面処理する際の手間とコストがかかり、生産性に劣るという問題があった。
国際公開WO01/057889号公報 特開平10−116702号公報
However, according to the invention described in International Publication No. WO01 / 057889, the polymer in the composition must be limited to a specific type, and various types of polymer PTC compositions that are currently widely used. However, there was a drawback that the polymer cannot be used. In addition, according to the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-116702, there is a problem that it takes time and cost for surface treatment of titanium carbide powder with a silane compound coupling agent, resulting in poor productivity.
International Publication WO01 / 057889 JP-A-10-116702

本発明者らは、上記の問題点を解決するため鋭意検討を行った結果、ある種の化合物をPTC効率増強剤としてPTC組成物に添加した場合、上記PTC性能が大幅に向上することを見出した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that when a certain compound is added to a PTC composition as a PTC efficiency enhancer, the PTC performance is greatly improved. It was.

本発明の請求項1に記載のPTC効率増強剤は、結晶性高分子及び導電性粉末を有した高分子PTC組成物において、該高分子PTC組成物に添加してPTC効率を増加させるPTC効率増強剤であって、脂肪酸アミドを主成分としたことを特徴とする。
前記脂肪酸アミドは、請求項2に記載するように、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘニン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、N−オレイルパルミトアミド、N−ステアリルエルカアミドのうち何れか一種あるいは二種以上であることを特徴とする。
また、請求項3に記載するように、本発明の高分子PTC組成物は、結晶性高分子及び導電性粉末を有した高分子PTC組成物において、前記PTC効率増強剤を含むことを特徴とする。
さらに、請求項4に記載するように、本発明のPTC発熱体は、前記PTC効率増強剤を含んだ高分子PTC組成物を用いたことを特徴とする。
請求項5に記載するように、本発明のPTC効率を増強させる方法は、結晶性高分子及び導電性粉末を有した高分子PTC組成物において、脂肪酸アミドを添加することにより、高分子PTC組成物のPTC効率を増強させることを特徴とする。
The PTC efficiency enhancer according to claim 1 of the present invention is a polymer PTC composition having a crystalline polymer and a conductive powder, which is added to the polymer PTC composition to increase the PTC efficiency. An enhancer, characterized by comprising a fatty acid amide as a main component.
As described in claim 2, the fatty acid amide is stearic acid amide, oleic acid amide, lauric acid amide, palmitic acid amide, erucic acid amide, behenic acid amide, ethylene bis stearic acid amide, ethylene bis lauric acid amide, One or more of N-oleyl palmitoamide and N-stearyl erucamide are characterized.
The polymer PTC composition of the present invention is characterized in that, in the polymer PTC composition having a crystalline polymer and a conductive powder, the polymer PTC composition of the present invention contains the PTC efficiency enhancer. To do.
Furthermore, as described in claim 4, the PTC heating element of the present invention is characterized by using a polymer PTC composition containing the PTC efficiency enhancer.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for enhancing the PTC efficiency of the present invention by adding a fatty acid amide to a polymer PTC composition having a crystalline polymer and a conductive powder. It is characterized by enhancing the PTC efficiency of the product.

本発明によれば、脂肪酸アミド等を主成分とするPTC効率増強剤をPTC組成物に添加した場合、カーボン−高分子系のPTC組成物が有するPTC効率を著しく上昇させることができる。すなわち、本発明のPTC効率増強剤を高分子PTC組成物に添加した場合、PTC特性の立ち上がりが急激で大きな抵抗変化を示し、昇降サイクルがほぼ同じ経路であり、常温での抵抗が小さく、繰り返しスイッチング動作後のPTC特性の安定なPTC組成物を得ることができる。さらに、本発明のPTC効率増強剤を添加したPTC組成物からなるPTC発熱体は、上記特性を有する好適なものとすることができる。   According to the present invention, when a PTC efficiency enhancer mainly composed of a fatty acid amide or the like is added to the PTC composition, the PTC efficiency of the carbon-polymer PTC composition can be remarkably increased. That is, when the PTC efficiency enhancer of the present invention is added to the polymer PTC composition, the rise of the PTC characteristic is abrupt and shows a large resistance change, the ascending / descending cycle is almost the same path, the resistance at room temperature is small, and it is repeated. A PTC composition having stable PTC characteristics after the switching operation can be obtained. Furthermore, the PTC heating element which consists of a PTC composition which added the PTC efficiency enhancer of this invention can be made into the suitable thing which has the said characteristic.

(PTC効率増強剤)
本発明のPTC効率増強剤としては、主として脂肪酸アミドを用いることができる。
上記脂肪酸アミドとして、脂肪族モノアミド及び脂肪族ビスアミドが適当であり、具体的には、ラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘニン酸アミド、エルカ酸アミド、N−オレイルパルミトアミド、N−ステアリルエルカアミド、N−パルミチルパルミチン酸アミド、N−ステアリルステアリン酸アミド、N−ステアリル−12−ヒドロキシステアリン酸アミド、N−オレイル−12−ヒドロキシステアリン酸アミド、N−メチロールステアリン酸アミド、N−メチロールベヘニン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、メチレンビスラウリン酸アミド、メチレンビス(12−ヒドロキシステアリン酸アミド)、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスイソステアリン酸アミド、エチレンビス(12−ヒドロキシステアリン酸アミド)、エチレンビスベヘニン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスベヘンニ酸アミド、ヘキサメチレンビス(12−ヒドロキシステアリン酸アミド)、ブチレンビスステアリン酸アミド、メチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスエルカ酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、1,3−キシリレンビスステアリン酸アミド、N−ブチル−N′−ステアリル尿素、N−フェニル−N′−ステアリル尿素、N,N′−ジステアリル尿素などが挙げられる。
脂肪族アミド化合物では、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘニン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、N−オレイルパルミトアミド、N−ステアリルエルカアミドが好ましく、ステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミドがより好ましい。
(PTC efficiency enhancer)
As the PTC efficiency enhancer of the present invention, fatty acid amide can be mainly used.
As the fatty acid amides, aliphatic monoamides and aliphatic bisamides are suitable. Specifically, lauric acid amide, palmitic acid amide, oleic acid amide, stearic acid amide, behenic acid amide, erucic acid amide, N-oleyl palmi Toamide, N-stearyl erucamide, N-palmityl palmitic acid amide, N-stearyl stearic acid amide, N-stearyl-12-hydroxystearic acid amide, N-oleyl-12-hydroxystearic acid amide, N-methylol stearin Acid amide, N-methylol behenic acid amide, methylene bis stearic acid amide, methylene bis lauric acid amide, methylene bis (12-hydroxystearic acid amide), ethylene biscapric acid amide, ethylene bis lauric acid amide, ethyl Bisstearic acid amide, ethylene bisisostearic acid amide, ethylene bis (12-hydroxystearic acid amide), ethylene bisbehenic acid amide, hexamethylene bisstearic acid amide, hexamethylene bisbehenic acid amide, hexamethylene bis ( 12-hydroxystearic acid amide), butylene bis stearic acid amide, methylene bis oleic acid amide, ethylene bis oleic acid amide, ethylene bis erucic acid amide, hexamethylene bis oleic acid amide, 1,3-xylylene bis stearic acid amide, N-butyl-N′-stearyl urea, N-phenyl-N′-stearyl urea, N, N′-distearyl urea and the like can be mentioned.
As the aliphatic amide compound, stearic acid amide, oleic acid amide, lauric acid amide, palmitic acid amide, erucic acid amide, behenic acid amide, ethylene bis stearic acid amide, ethylene bis lauric acid amide, N-oleyl palmitoamide, N -Stearyl erucamide is preferable, and stearic acid amide and ethylenebisstearic acid amide are more preferable.

上記脂肪酸アミドがPTC特性を向上させる理由としては、現在明らかでないが、上記脂肪酸アミドは比較的高分子量であって、分子間の自由度が小さいため、温度上昇−冷却過程において、導電性粒子が密な状態と導電性粒子の接触が悪くなる状態とを可逆的に繰り返すことができるものと考えられる。   The reason why the fatty acid amide improves the PTC characteristics is not clear at present, but the fatty acid amide has a relatively high molecular weight and a small degree of freedom between molecules. It is considered that the dense state and the state where the contact of the conductive particles deteriorates can be reversibly repeated.

本発明のPTC効率増強剤には、その他に種々の添加物を加えることもできる。添加物としては、例えばカップリング剤;アンチモン化合物、リン化合物、塩素化合物、臭素化合物などの難燃剤;酸化防止剤;安定剤などが挙げられる。   Various other additives can also be added to the PTC efficiency enhancer of the present invention. Examples of the additive include a coupling agent; a flame retardant such as an antimony compound, a phosphorus compound, a chlorine compound, and a bromine compound; an antioxidant; and a stabilizer.

〈PTC組成物〉
本発明のPTC組成物は、結晶性高分子と、導電性粉末とからなる高分子PTC組成物において、上記PTC効率増強剤を含有させることを特徴とする。
<PTC composition>
The PTC composition of the present invention is a polymer PTC composition comprising a crystalline polymer and a conductive powder, and is characterized by containing the PTC efficiency enhancer.

本発明のPTC組成物で使用される結晶性高分子としては、基材との密着及び導電性物質を保持できるものであれば如何なるものでも使用することができる。
具体的には、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリスルホン、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂、ポリアルキレンオキシド、ポリフェニレンオキシドなどが挙げられる。
折り曲げ、屈曲、加圧等の外部圧力にも柔軟に対応できるようにするために、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、フッ素樹脂等を用いるのが望ましい。
As the crystalline polymer used in the PTC composition of the present invention, any polymer can be used as long as it can adhere to the base material and retain the conductive substance.
Specific examples include polyolefin, polyester, polyamide, polyurethane, polyether, polycarbonate, polyacetal, polysulfone, polyvinyl chloride, fluororesin, polyalkylene oxide, and polyphenylene oxide.
It is desirable to use polyolefin, polyester, polyamide, polyurethane, fluororesin, etc. in order to flexibly cope with external pressure such as bending, bending, and pressurization.

ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリエチレンアクリレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化エチレン、ポリフッ化エチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、などが挙げられる。
ポリアルキレンオキシドとしては、ポリエチレンオキサイドなどが挙げられる。
ポリウレタンは、ハードセグメントとソフトセグメントの重合体からなるために、使用目的に合わせた組成のものが得られるので好ましい。
Examples of the polyolefin include polyethylene, polybutadiene, polyethylene acrylate, polypropylene, polystyrene, chlorinated polyethylene, chlorosulfonated ethylene, polyfluorinated ethylene, and styrene-acrylonitrile copolymer.
Examples of the polyalkylene oxide include polyethylene oxide.
Polyurethane is preferable because it is composed of a polymer of a hard segment and a soft segment, so that a composition suitable for the intended use can be obtained.

ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等が挙げられる。その他のポリエステルとしては、2価以上の多価アルコールからなるアルコール成分と、2価以上の多価カルボン酸化合物からなるカルボン酸成分と、を含有した一般的な結晶性ポリエステルを用いることができる。上記アルコール成分には、炭素数2〜6のジオールを用い、カルボン酸成分には、フマル酸を用いるのが好ましい。
その他のアルコール成分としては、1,4−ブタンジオール、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール等の炭素数2〜6のジオール、及び炭素数2〜6のジオールの縮合物、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,8−オクタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、水添ビスフェノールA等の炭素数7〜20の脂肪族系ジオール、及びそれらの縮合物、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセリン、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等の3価以上の多価アルコール、等を挙げることができる。
また、フマル酸以外に用いることができるカルボン酸成分としては、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、もしくはドデセニルコハク酸、オクチルコハク酸等の炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数2〜20のアルケニル基で置換されたコハク酸及びこれらの酸の無水物、アルキルエステル等の誘導体等の2価カルボン酸化合物、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸及びこれらの酸無水物、アルキルエステル等の誘導体等の3価以上のカルボン酸化合物が挙げられる。
上記ポリエステルの重量平均分子量は、3〜8万の範囲のものが好適に使用できる。
Examples of the polyester include polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate. As the other polyester, a general crystalline polyester containing an alcohol component composed of a divalent or higher polyhydric alcohol and a carboxylic acid component composed of a divalent or higher polyvalent carboxylic acid compound can be used. It is preferable to use a diol having 2 to 6 carbon atoms for the alcohol component and fumaric acid for the carboxylic acid component.
Other alcohol components include 1,4-butanediol, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, 1,4-butenediol, , 2-pentanediol and other C2-C6 diols, and condensates of C2-C6 diols, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,8-octanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, dipropylene C7-20 aliphatic diols such as glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, hydrogenated bisphenol A, and their condensates, sorbitol, 1,2,3,6-hexanetetrol, 1,4-sorbitan, pentae Thritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, glycerin, 2-methylpropanetriol, 2-methyl-1,2,4-butanetriol, tri Examples thereof include trihydric or higher polyhydric alcohols such as methylolethane, trimethylolpropane, and 1,3,5-trihydroxymethylbenzene.
As carboxylic acid components that can be used in addition to fumaric acid, maleic acid, citraconic acid, itaconic acid, glutaconic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, Azelaic acid, malonic acid, succinic acid substituted with an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms such as dodecenyl succinic acid and octyl succinic acid, and anhydrides and alkyl esters of these acids, etc. Divalent carboxylic acid compounds such as derivatives, 1,2,4-benzenetricarboxylic acid (trimellitic acid), 2,5,7-naphthalenetricarboxylic acid, 1,2,4-naphthalenetricarboxylic acid, 1,2,4- Butanetricarboxylic acid, 1,2,5-hexanetricarboxylic acid, 1,3-dicarboxyl-2 Methyl-2-methylenecarboxypropane, 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid, tetra (methylenecarboxyl) methane, 1,2,7,8-octanetetracarboxylic acid, pyromellitic acid, empor trimer acid and their Examples thereof include trivalent or higher carboxylic acid compounds such as acid anhydrides and derivatives such as alkyl esters.
The weight average molecular weight of the polyester is preferably in the range of 3 to 80,000.

ポリアミドとしては、ε-カプロラクタム、6−アミノカプロン酸、ω−エナントラクタム、7−アミノヘプタン酸、11−アミノウンデカン酸、9−アミノノナン酸、α−ピロリドン、α−ピペリドンなどから得られる重合体や共重合体が挙げられる。
例えば、ε−カプロラクタムの開環重合によるナイロン6、ヘキサンメチレンジアミンとセバシン酸縮重合によるナイロン66、ヘキサンメチレンジアミンとセバシン酸縮重合によるナイロン610、ω−ラウロラクタムの開環重合または12−アミノドデカン酸によるナイロン12、及び上記の2成分以上の成分を有する共重合ナイロンなどが挙げられる。
また、メタキシレンジアミン(MXDA)とアジピン酸とから得られる結晶性の熱可塑性ポリマーであるナイロンMXD6が挙げられる。さらに、1,4−ジアミンブタンとアジピン酸とから得られるナイロン46が挙げられる。また、ナイロン樹脂のアミド結合の水素をメトキシメチル基で置換されたメトキシメチル化ポリアミドが挙げられる。さらに、テレフタル酸とパラフェニレンジアミンとから得られる芳香族ポリアミドを挙げることもできる。
上記ポリアミドの分子量は特に限定されないが、平均分子量が8,000〜50,000、特に10,000〜30,000のものが好ましい。
Polyamides include polymers and copolymers obtained from ε-caprolactam, 6-aminocaproic acid, ω-enantolactam, 7-aminoheptanoic acid, 11-aminoundecanoic acid, 9-aminononanoic acid, α-pyrrolidone, α-piperidone and the like. A polymer is mentioned.
For example, nylon 6 by ring-opening polymerization of ε-caprolactam, nylon 66 by condensation polymerization of hexanemethylenediamine and sebacic acid, nylon 610 by condensation polymerization of hexanemethylenediamine and sebacic acid, ring-opening polymerization of ω-laurolactam or 12-aminododecane Examples thereof include nylon 12 by acid, and copolymer nylon having two or more components as described above.
Moreover, nylon MXD6 which is a crystalline thermoplastic polymer obtained from metaxylenediamine (MXDA) and adipic acid is mentioned. Furthermore, nylon 46 obtained from 1,4-diamine butane and adipic acid is mentioned. Further, methoxymethylated polyamide in which hydrogen of amide bond of nylon resin is substituted with methoxymethyl group can be mentioned. Furthermore, aromatic polyamide obtained from terephthalic acid and paraphenylenediamine can also be mentioned.
The molecular weight of the polyamide is not particularly limited, but those having an average molecular weight of 8,000 to 50,000, particularly 10,000 to 30,000 are preferred.

以上の高分子は、単独でまたはこれらのうちから選ばれた少なくとも1種以上を混合したブレンドポリマーとして用いることができる。重合体の種類、組成比などは、所望の性能、用途などに応じて適宜選択することができる。   The above polymers can be used alone or as a blend polymer in which at least one selected from these is mixed. The type and composition ratio of the polymer can be appropriately selected according to the desired performance and application.

また、結晶性高分子としては、ホモポリマーやブレンドポリマーだけでなく、結晶性ブロックを有するブロック共重合体であっても良い。具体的には、エチレンを結晶性ブロックとして有するエチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−メチルメタクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体、エチレン−オクテン共重合体、エチレン−メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケトン化合物、フッ素化エチレン−プロピレン共重合体等、ポリアミドを結晶性ブロックとして有するアミド−エステル共重合体等が挙げられる。   The crystalline polymer may be not only a homopolymer or a blend polymer but also a block copolymer having a crystalline block. Specifically, ethylene-acrylic acid copolymer having ethylene as a crystalline block, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-methyl methacrylate copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-methacrylic acid copolymer Polymer, ethylene-acrylic acid ester-maleic anhydride copolymer, ethylene-octene copolymer, ethylene-glycidyl methacrylate copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer ketone compound, fluorinated ethylene-propylene copolymer, etc. And amide-ester copolymers having polyamide as a crystalline block.

これらの高分子は、その軟化点が30〜150℃であって、設定されるスイッチング温度よりも高いことが望ましい。軟化点が上記の範囲よりも低い場合には耐熱性が劣ったものとなり、また、上記の温度よりも高い場合には、PTC特性の劣ったものとなる。なお、軟化点の測定は、示差走査熱量計(DSC)による。   These polymers preferably have a softening point of 30 to 150 ° C. and higher than a set switching temperature. When the softening point is lower than the above range, the heat resistance is inferior. When the softening point is higher than the above temperature, the PTC characteristic is inferior. The softening point is measured by a differential scanning calorimeter (DSC).

導電性粉末としては、黒鉛、カーボンブラック、カーボンウィスカー等の炭素微粒子、金属粉、金属箔等の金属微粒子、およびチタン酸カリウム、マイカ、及びアクリル樹脂、メラミン樹脂等の合成樹脂の微粒子表面を炭素又は金属で表面処理した導電性微粒子を用いることができる。導電性粉末の粒径は、一般に0.010〜50μmの範囲のものが好適である。
導電性粉末の添加量は、高分子成分100重量部に対して、30重量部〜150重量部の範囲に設定されるが、添加量を上記の範囲において調整することによって、面状発熱体のスイッチング温度を適宜調整することができる。導電性粉末の配合量が30重量部よりも低いと、発熱が十分行えなくなり、一方、150重量部よりも高いと、所望のPTC特性を発現させることができない。
The conductive powder includes carbon fine particles such as graphite, carbon black, and carbon whisker, metal fine particles such as metal powder and metal foil, and synthetic resin fine particles such as potassium titanate, mica, acrylic resin, and melamine resin. Alternatively, conductive fine particles surface-treated with a metal can be used. The particle size of the conductive powder is generally preferably in the range of 0.010 to 50 μm.
The addition amount of the conductive powder is set in the range of 30 to 150 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer component. By adjusting the addition amount in the above range, the planar heating element The switching temperature can be adjusted as appropriate. If the blending amount of the conductive powder is lower than 30 parts by weight, heat generation cannot be sufficiently performed, while if it is higher than 150 parts by weight, desired PTC characteristics cannot be expressed.

本発明のPTC組成物において、PTC効率増強剤の添加量は、高分子成分100重量部に対して、0.4重量部〜50重量部の範囲、好ましくは0.4重量部〜30重量部の範囲であることが好ましい。PTC効率増強剤の配合量が0.4重量部よりも低いと、本発明のPTC増強剤としての効果を十分に発揮できない。   In the PTC composition of the present invention, the addition amount of the PTC efficiency enhancer is in the range of 0.4 to 50 parts by weight, preferably 0.4 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer component. It is preferable to be in the range. When the blending amount of the PTC efficiency enhancer is lower than 0.4 parts by weight, the effect as the PTC enhancer of the present invention cannot be sufficiently exhibited.

(PTC組成物の製造方法)
本発明のPTC組成物の製造方法としては、(i)結晶性高分子を熱溶融し、これに本発明のPTC効率増強剤及び導電性粉末とを分散する方法と、(ii)溶媒に高分子を溶解し、これに本発明のPTC効率増強剤及び導電性粉末を分散させる方法、のいずれも用いることができる。
前者の方法の場合、上述の結晶性高分子群より選ばれた高分子を溶解温度以上に加熱し、上記脂肪族アミド群から選ばれたPTC効率増強剤、及び、黒鉛、カーボンブラック、金属粉等から選択された導電性粉末を加え、均一な分散体となるまで混練する。
また後者の方法の場合、次の順序でPTC組成物が製造される。すなわち、(1)攪拌容器に溶媒を入れ、60〜160℃の温度まで加熱する。(2)上述の結晶性高分子群より選ばれた高分子を加える。(3)本発明のPTC効率増強剤として、上記脂肪族アミド群から選ばれた化合物を添加し、すべての固形分が溶解するまで、攪拌を続ける。(4)黒鉛、カーボンブラック、金属粉等から選択された導電性粉末を加え、滑らかなペーストが形成されるまで攪拌する。(5)そのペーストを、導電性粉末の実質的に均一な分散体となるまで混練する。
(Method for producing PTC composition)
The method for producing the PTC composition of the present invention includes (i) a method of thermally melting a crystalline polymer and dispersing the PTC efficiency enhancer and conductive powder of the present invention in this, and (ii) Any of the methods of dissolving molecules and dispersing the PTC efficiency enhancer and conductive powder of the present invention in the molecules can be used.
In the case of the former method, a polymer selected from the above crystalline polymer group is heated to a melting temperature or higher, a PTC efficiency enhancer selected from the above aliphatic amide group, and graphite, carbon black, metal powder Conductive powder selected from the above is added and kneaded until a uniform dispersion is obtained.
In the latter method, the PTC composition is produced in the following order. That is, (1) A solvent is put into a stirring vessel and heated to a temperature of 60 to 160 ° C. (2) Add a polymer selected from the crystalline polymer group described above. (3) As a PTC efficiency enhancer of the present invention, a compound selected from the above aliphatic amide group is added, and stirring is continued until all solid components are dissolved. (4) Add conductive powder selected from graphite, carbon black, metal powder, etc. and stir until a smooth paste is formed. (5) The paste is kneaded until a substantially uniform dispersion of conductive powder is obtained.

PTC組成物の調製に際して、前記の結晶性高分子、PTC効率増強剤、導電性粉末以外に、必要に応じて種々の添加剤を混合してもよい。添加剤としては、たとえばカップリング剤;アンチモン化合物、リン化合物、塩素化合物、臭素化合物などの難燃剤;酸化防止剤;安定剤などがあげられる。   In preparing the PTC composition, various additives may be mixed as necessary in addition to the crystalline polymer, the PTC efficiency enhancer, and the conductive powder. Examples of the additive include a coupling agent; a flame retardant such as an antimony compound, a phosphorus compound, a chlorine compound, and a bromine compound; an antioxidant; and a stabilizer.

〈PTC発熱体〉
本発明のPTC発熱体としては、例えば、本発明の高分子PTC組成物をシート状に成形した基体と、前記基体上に所定間隔で配設された電極と、前記基体を被覆する合成樹脂製の保護フィルムとを有しており、温度上昇に伴う前記基体の熱膨張により前記導電性物質の連鎖が部分的に切断されてその電気抵抗値を上昇させるようにした面状発熱体とすることができる。さらにこの面状発熱体を、建物の床下材上に、床下材を被覆するように載置し、建物の床暖房構造として適用することが可能である。しかしながら、本発明の高分子PTC組成物は、これらに限らず一般的な発熱体に適用することができる。
<PTC heating element>
As the PTC heating element of the present invention, for example, a substrate formed by forming the polymer PTC composition of the present invention into a sheet, electrodes disposed on the substrate at predetermined intervals, and a synthetic resin coating the substrate A sheet heating element that has a structure in which the chain of the conductive material is partially broken by the thermal expansion of the base body as the temperature rises to increase its electrical resistance. Can do. Furthermore, this planar heating element can be placed on the underfloor material of the building so as to cover the underfloor material and applied as a floor heating structure of the building. However, the polymer PTC composition of the present invention is not limited to these and can be applied to general heating elements.

(PTC効率を増強させる方法)
本発明のPTC効率を増強させる方法は、結晶性高分子と、導電性粉末とからなるPTC組成物に、脂肪酸アミドを主成分としたPTC効率増強剤を添加することにより、高分子PTC組成物のPTC効率を増強させることを特徴とする。
本発明のPTC効率を増強させる方法において、前記PTC効率増強剤の添加量は、結晶性高分子成分100重量部に対して、0.4重量部〜50重量部の範囲、好ましくは0.4重量部〜30重量部の範囲であることが好ましい。PTC効率増強剤の配合量が0.4重量部よりも低いと、本発明のPTC増強剤としての効果を十分に発揮できない。一方、50重量部よりも高いと、所望のPTC特性を発現させることができない。
PTC効率増強の判断基準としては、PTC効率(P)=Rmax/R20℃(Rmaxは電気抵抗極大値、R20℃は20℃の時の電気抵抗値を表す。)の式を用いることができる。
(Method of enhancing PTC efficiency)
The method for enhancing the PTC efficiency of the present invention is a method of adding a PTC efficiency enhancer comprising a fatty acid amide as a main component to a PTC composition comprising a crystalline polymer and a conductive powder. It is characterized by enhancing the PTC efficiency.
In the method for enhancing PTC efficiency of the present invention, the amount of the PTC efficiency enhancer added is in the range of 0.4 to 50 parts by weight, preferably 0.4 to 100 parts by weight of the crystalline polymer component. The range is preferably from 30 to 30 parts by weight. When the compounding amount of the PTC efficiency enhancer is lower than 0.4 parts by weight, the effect as the PTC enhancer of the present invention cannot be sufficiently exhibited. On the other hand, if it is higher than 50 parts by weight, desired PTC characteristics cannot be expressed.
As a criterion for increasing the PTC efficiency, an equation of PTC efficiency (P) = R max / R 20 ° C. (R max represents an electric resistance maximum value and R 20 ° C. represents an electric resistance value at 20 ° C.) is used. be able to.

以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこの範囲に限られるものではない。    EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely using an Example, this invention is not limited to this range.

(実施例1)
高分子を溶融温度以上に加熱し、脂肪族アミドから選ばれたPTC効率増強剤、及び、黒鉛、カーボンブラック、金属粉末から選択された導電性粉末を加え、均一な分散体になるまで混練した。
高分子としては48重量部の「ジェイレックスEEA A6200」(エチレン−エタクリレート共重合樹脂、日本ポリエチレン株式会社製)、PTC効率補強剤として12重量部の「脂肪酸アマイドT」(花王株式会社製)を用いた。また、導電性粉末として40重量部の黒鉛「JSP」(日本黒鉛工業株式会社製)を添加した。
これを押出成形により押出して厚さ1mmのシートを作成し、該シートを100mm×80mmの大きさにカットし、銅ペイントを塗布して電極とした。電極間の間隙は70mm、電極長さは100mm、電極幅は10mmとした。この電極にアルミ箔を銀ペイントで接着してリードとし、空気恒温槽内で温度制御の下に各温度の電気抵抗を測定した。抵抗測定はAgilent 3490A−Date acquisition switching unit 及び 34901A−20channel multiplexer を用い、GPIBインターフェイスを介してコンピューターに取り込んだ。
昇温・降温サイクルは、0℃〜100℃間を10回繰り返した。サイクル当初はデータが変動するため、4サイクル目までのデータは使用せず、5〜10サイクルのデータを結果として表1に示した。また、5〜10サイクルのグラフを図1に示した。なお、電気抵抗は108Ω以上は機器の都合上測定不可能であった。
(Example 1)
The polymer was heated to a melting temperature or higher, and a PTC efficiency enhancer selected from aliphatic amides and a conductive powder selected from graphite, carbon black, and metal powder were added and kneaded until a uniform dispersion was obtained. .
As a polymer, 48 parts by weight of “J-Rex EEA A6200” (ethylene-ethacrylate copolymer resin, manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd.) and 12 parts by weight of “Fatty Acid Amide T” (manufactured by Kao Corporation) as a PTC efficiency reinforcing agent Using. Further, 40 parts by weight of graphite “JSP” (manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd.) was added as a conductive powder.
This was extruded to form a sheet having a thickness of 1 mm, the sheet was cut into a size of 100 mm × 80 mm, and copper paint was applied to form an electrode. The gap between the electrodes was 70 mm, the electrode length was 100 mm, and the electrode width was 10 mm. An aluminum foil was adhered to the electrode with silver paint to form a lead, and the electrical resistance at each temperature was measured under temperature control in an air thermostat. Resistance measurements were taken into a computer via the GPIB interface using Agilent 3490A-Date acquisition switching unit and 34901A-20 channel multiplexer.
The temperature increase / decrease cycle was repeated 10 times between 0 ° C. and 100 ° C. Since the data fluctuated at the beginning of the cycle, data up to the fourth cycle was not used, and data of 5 to 10 cycles are shown in Table 1 as a result. A graph of 5 to 10 cycles is shown in FIG. The electrical resistance of 108Ω or more was not measurable due to the equipment.

(実施例2)
PTC効率補強剤として12重量部の「脂肪酸アマイドS」(花王株式会社製)を添加した以外は、上記実施例1と同様とした。5〜10サイクルのデータを結果として表1に示した。また、5〜10サイクルのグラフを図2に示した。
(Example 2)
The same procedure as in Example 1 except that 12 parts by weight of “Fatty Acid Amide S” (manufactured by Kao Corporation) was added as a PTC efficiency reinforcing agent. The results for 5 to 10 cycles are shown in Table 1. A graph of 5 to 10 cycles is shown in FIG.

(実施例3)
高分子として48重量部の「レクスパール RB6200」(エチレン−メチルアクリレート共重合樹脂、日本ポリエチレン株式会社製)を溶解させ、さらにPTC効率補強剤として12重量部の「ニュートロン2」(日本精化株式会社製)を溶解させた。導電性粉末として、38重量部の黒鉛「JSP」(日本黒鉛工業株式会社製)、2重量部のカーボンブラック「4500」(東海カーボン株式会社製)を添加した。
その他の条件は実施例1と同様とした。5〜10サイクルのデータを結果として表1に示した。また、5〜10サイクルのグラフを図3に示した。
(Example 3)
48 parts by weight of “Lexpearl RB6200” (ethylene-methyl acrylate copolymer resin, manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd.) is dissolved as a polymer, and 12 parts by weight of “Nutron 2” (Nippon Seika Co., Ltd.) as a PTC efficiency reinforcing agent. (Made by Co., Ltd.) was dissolved. As the conductive powder, 38 parts by weight of graphite “JSP” (manufactured by Nippon Graphite Industries Co., Ltd.) and 2 parts by weight of carbon black “4500” (manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.) were added.
Other conditions were the same as in Example 1. The results for 5 to 10 cycles are shown in Table 1. A graph of 5 to 10 cycles is shown in FIG.

(実施例4)
高分子として48重量部の「アクリフト WH401」(エチレン−メチルメタクリレート共重合樹脂、MMA20wt%含有、住友化学工業株式会社製)を溶解させ、さらにPTC効率補強剤として12重量部の「脂肪酸アマイド 0−N」(花王株式会社製)を溶解させた。導電性粉末として、40重量部の黒鉛「JSP」(日本黒鉛工業株式会社製)を添加した。
その他の条件は実施例1と同様とした。5〜10サイクルのデータを結果として表1に示した。また、5〜10サイクルのグラフを図4に示した。
Example 4
48 parts by weight of “Acrylift WH401” (ethylene-methyl methacrylate copolymer resin, MMA 20 wt%, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) is dissolved as a polymer, and 12 parts by weight of “Fatty Acid Amide 0- N "(manufactured by Kao Corporation) was dissolved. As conductive powder, 40 parts by weight of graphite “JSP” (manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd.) was added.
Other conditions were the same as in Example 1. The results for 5 to 10 cycles are shown in Table 1. A graph of 5 to 10 cycles is shown in FIG.

(実施例5)
高分子として48重量部の「アクリフト WK402」(エチレン−メチルメタクリレート共重合樹脂、MMA25wt%含有、住友化学工業株式会社製)を溶解させ、さらにPTC効率補強剤として12重量部の「脂肪酸アマイド 0−N」(花王株式会社製)を溶解させた。導電性粉末として、40重量部の黒鉛「JSP」(日本黒鉛工業株式会社製)を添加した。
その他の条件は実施例1と同様とした。5〜10サイクルのデータを結果として表1に示した。また、5〜10サイクルのグラフを図5に示した。
(Example 5)
48 parts by weight of “Acrylift WK402” (ethylene-methyl methacrylate copolymer resin, containing MMA 25 wt%, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) is dissolved as a polymer, and 12 parts by weight of “fatty acid amide 0- N "(manufactured by Kao Corporation) was dissolved. As conductive powder, 40 parts by weight of graphite “JSP” (manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd.) was added.
Other conditions were the same as in Example 1. The results for 5 to 10 cycles are shown in Table 1. Moreover, the graph of 5-10 cycles was shown in FIG.

(実施例6)
高分子として48重量部の「アクリフト WK402」(エチレン−メチルメタクリレート共重合樹脂、MMA25wt%含有、住友化学工業株式会社製)を溶解させ、さらにPTC効率補強剤として12重量部の「エキセル T−95」(花王株式会社製)を溶解させた。導電性粉末として、40重量部の黒鉛「JSP」(日本黒鉛工業株式会社製)を添加した。
その他の条件は実施例1と同様とした。5〜10サイクルのデータを結果として表1に示した。また、5〜10サイクルのグラフを図6に示した。
(Example 6)
48 parts by weight of “Acrylift WK402” (ethylene-methyl methacrylate copolymer resin, MMA containing 25 wt%, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) is dissolved as a polymer, and 12 parts by weight of “Excel T-95 is used as a PTC efficiency reinforcing agent. (Made by Kao Corporation) was dissolved. As conductive powder, 40 parts by weight of graphite “JSP” (manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd.) was added.
Other conditions were the same as in Example 1. The results for 5 to 10 cycles are shown in Table 1. A graph of 5 to 10 cycles is shown in FIG.

(実施例7)
高分子として48重量部の「レクスパール RB6200」(エチレン−メチルアクリレート共重合樹脂、日本ポリエチレン株式会社製)を溶解させ、さらにPTC効率補強剤として12重量部の「脂肪酸アマイド E」(花王株式会社製)を溶解させた。導電性粉末として、40重量部の黒鉛「JSP」(日本黒鉛工業株式会社製)を添加した。
その他の条件は実施例1と同様とした。5〜10サイクルのデータを結果として表1に示した。また、5〜10サイクルのグラフを図7に示した。
(Example 7)
48 parts by weight of “Lexpearl RB6200” (ethylene-methyl acrylate copolymer resin, manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd.) is dissolved as a polymer, and 12 parts by weight of “Fatty Acid Amide E” (Kao Corporation) is used as a PTC efficiency reinforcing agent. Made) was dissolved. As conductive powder, 40 parts by weight of graphite “JSP” (manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd.) was added.
Other conditions were the same as in Example 1. The results for 5 to 10 cycles are shown in Table 1. A graph of 5 to 10 cycles is shown in FIG.

(実施例8)
高分子としては48重量部の「ジェイレックスEEA A6200」(エチレン−エタクリレート共重合樹脂、日本ポリエチレン株式会社製)、PTC効率補強剤として12重量部の「脂肪酸アマイドS」(花王株式会社製)を用いた。また、導電性粉末として40重量部の黒鉛「JSP」(日本黒鉛工業株式会社製)を添加した。
その他の条件は実施例1と同様とした。5〜10サイクルのデータを結果として表1に示した。また、5〜10サイクルのグラフを図8に示した。
(Example 8)
48 parts by weight of “J-Rex EEA A6200” (ethylene-ethacrylate copolymer resin, manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd.) as a polymer, and 12 parts by weight of “Fatty Acid Amide S” (manufactured by Kao Corporation) as a PTC efficiency reinforcing agent Using. Further, 40 parts by weight of graphite “JSP” (manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd.) was added as a conductive powder.
Other conditions were the same as in Example 1. The results for 5 to 10 cycles are shown in Table 1. A graph of 5 to 10 cycles is shown in FIG.

(実施例9)
高分子としては48重量部の「ジェイレックスEEA A6200」(エチレン−エタクリレート共重合樹脂、日本ポリエチレン株式会社製)、PTC効率補強剤として12重量部の「ニュートロン2」(日本精化株式会社製)を溶解させた。導電性粉末として、38重量部の黒鉛「JSP」(日本黒鉛工業株式会社製)、2重量部のカーボンブラック「4500」(東海カーボン株式会社製)を添加した。
その他の条件は実施例1と同様とした。5〜10サイクルのデータを結果として表1に示した。また、5〜10サイクルのグラフを図9に示した。
Example 9
As a polymer, 48 parts by weight of “J-Rex EEA A6200” (ethylene-ethacrylate copolymer resin, manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd.) and as a PTC efficiency reinforcing agent, 12 parts by weight of “Nutron 2” (manufactured by Nippon Seika Co., Ltd.) ) Was dissolved. As the conductive powder, 38 parts by weight of graphite “JSP” (manufactured by Nippon Graphite Industries Co., Ltd.) and 2 parts by weight of carbon black “4500” (manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.) were added.
Other conditions were the same as in Example 1. The results for 5 to 10 cycles are shown in Table 1. A graph of 5 to 10 cycles is shown in FIG.

(比較例1)
高分子として60重量部の「ジェイレックスEEA A6200」(エチレン−エタクリレート共重合樹脂、日本ポリエチレン株式会社製)を溶解させ、導電性粉末として、40重量部の黒鉛「JSP」(日本黒鉛工業株式会社製)を添加し均一な分散体になるまで混練した。
これを押出成形により押出して厚さ1mmのシートを作成し、該シートを100mm×80mmの大きさにカットし、銅ペイントを塗布して電極とした。電極間の間隙は70mm、電極長さは100mm、電極幅は10mmとした。この電極にアルミ箔を銀ペイントで接着してリードとし、空気恒温槽内で温度制御の下に各温度の電気抵抗を測定したところ、初期抵抗が無限大となり、測定不可能であった。そこで、55mm×90mmにシートを作成し、両面に銀ペイントを塗布し、体積抵抗にて評価した。
抵抗測定は、上記実施例と同様にAgilent 3490A−Date acquisition switching unit 及び 34901A−20channel multiplexer を用い、GPIBインターフェイスを介してコンピューターに取り込んだ。
昇温・降温サイクルは、0℃〜100℃間を10回繰り返した。サイクル当初はデータが変動するため、3サイクル目までのデータは使用せず、4〜10サイクルのデータを結果として表1に示した。また、5〜10サイクルのグラフを図10に示した。なお、図10は、上述したように実施例と同条件では測定不能であったため、グラフの縦軸を体積抵抗とした。
(Comparative Example 1)
60 parts by weight of “J-Rex EEA A6200” (ethylene-ethacrylate copolymer resin, manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd.) is dissolved as a polymer, and 40 parts by weight of graphite “JSP” (Nippon Graphite Industries Co., Ltd.) is used as a conductive powder. And kneaded until a uniform dispersion is obtained.
This was extruded to form a sheet having a thickness of 1 mm, the sheet was cut into a size of 100 mm × 80 mm, and copper paint was applied to form an electrode. The gap between the electrodes was 70 mm, the electrode length was 100 mm, and the electrode width was 10 mm. When aluminum foil was bonded to this electrode with silver paint to form a lead and the electrical resistance at each temperature was measured under temperature control in an air thermostat, the initial resistance was infinite and measurement was impossible. Therefore, a sheet of 55 mm × 90 mm was prepared, silver paint was applied on both sides, and evaluation was made by volume resistance.
The resistance measurement was taken into the computer via the GPIB interface using Agilent 3490A-Date acquisition switching unit and 34901A-20 channel multiplexer as in the above example.
The temperature increase / decrease cycle was repeated 10 times between 0 ° C. and 100 ° C. Since data fluctuated at the beginning of the cycle, data up to the third cycle was not used, and data of 4 to 10 cycles are shown in Table 1 as a result. A graph of 5 to 10 cycles is shown in FIG. In FIG. 10, as described above, measurement was impossible under the same conditions as in the example, so the vertical axis of the graph was the volume resistance.

(結果)
測定結果を表1に示す。
実施例1〜9及び比較例1の結果より、本発明のPTC効率増強剤の評価を行った。評価に際しては、PTC効率(P)=Rmax/R20℃(Rmaxは電気抵抗極大値、R20℃は20℃の時の電気抵抗値を表す。)を算出することにより行った。
その結果、実施例1〜3、8、9の増強剤は、上述の本発明の目的を達成し、PTC効率増強剤として好適な結果が得られた。すなわち、実施例1〜3、8、9の増強剤は、初期抵抗値が低く、昇降サイクルにおいてほぼ同じ経路を辿った。さらに、PTC特性の立ち上がりが急激で大きな抵抗変化を示し、繰り返しスイッチング動作後のPTC特性も安定で、PTC効率を向上させる添加剤として、好適にPTC組成物に添加することができる。
一方、実施例4〜7の添加剤は、上述の本発明の目的を達する程好適な結果とならなかった。実施例4〜6は、昇降サイクルにおいて異なる経路を辿ることが分かった。また、実施例7は昇降サイクルにおいてほぼ同じ経路を辿るが、初期抵抗値が比較的高く、抵抗値の立ち上がりがやや緩やかであった。
(result)
The measurement results are shown in Table 1.
From the results of Examples 1 to 9 and Comparative Example 1, the PTC efficiency enhancer of the present invention was evaluated. The evaluation was performed by calculating PTC efficiency (P) = R max / R 20 ° C. (R max represents an electric resistance maximum value, and R 20 ° C. represents an electric resistance value at 20 ° C.).
As a result, the enhancers of Examples 1 to 3, 8, and 9 achieved the above-described object of the present invention, and favorable results were obtained as PTC efficiency enhancers. That is, the enhancers of Examples 1 to 3, 8, and 9 had a low initial resistance value and followed substantially the same path in the lifting cycle. Further, the rise of the PTC characteristic is abrupt and shows a large resistance change, the PTC characteristic after the repeated switching operation is stable, and can be suitably added to the PTC composition as an additive for improving the PTC efficiency.
On the other hand, the additive of Examples 4-7 did not become a suitable result so that the objective of the above-mentioned this invention was achieved. Examples 4-6 were found to follow different paths in the lift cycle. Further, Example 7 followed substantially the same path in the lifting cycle, but the initial resistance value was relatively high, and the rise of the resistance value was slightly gentle.

Figure 2005347650
Figure 2005347650

本発明によれば、脂肪酸アミド等を主成分とするPTC効率増強剤をPTC組成物に添加することにより、高分子PTC組成物が有するPTC効率を著しく上昇させることができた。すなわち、PTC特性の立ち上がりが急激で大きな抵抗変化を示し、常温での抵抗が小さく繰り返しスイッチング動作後のPTC特性の安定なPTC組成物及びPTC発熱体を得ることができた。   According to the present invention, the PTC efficiency of the polymer PTC composition can be remarkably increased by adding a PTC efficiency enhancer mainly composed of fatty acid amide or the like to the PTC composition. That is, it was possible to obtain a PTC composition and a PTC heating element having a rapid rise in PTC characteristics and a large resistance change, a low resistance at normal temperature, and a stable PTC characteristic after repeated switching operations.

本発明の実施例1に対応する図である。It is a figure corresponding to Example 1 of the present invention. 本発明の実施例2に対応する図である。It is a figure corresponding to Example 2 of the present invention. 本発明の実施例3に対応する図である。It is a figure corresponding to Example 3 of the present invention. 本発明の実施例4に対応する図である。It is a figure corresponding to Example 4 of the present invention. 本発明の実施例5に対応する図である。It is a figure corresponding to Example 5 of the present invention. 本発明の実施例6に対応する図である。It is a figure corresponding to Example 6 of the present invention. 本発明の実施例7に対応する図である。It is a figure corresponding to Example 7 of the present invention. 本発明の実施例8に対応する図である。It is a figure corresponding to Example 8 of the present invention. 本発明の実施例9に対応する図である。It is a figure corresponding to Example 9 of the present invention. 本発明の比較例1に対応する図である。It is a figure corresponding to the comparative example 1 of this invention.

Claims (5)

結晶性高分子及び導電性粉末を有した高分子PTC組成物において、該高分子PTC組成物に添加してPTC効率を増加させるPTC効率増強剤であって、脂肪酸アミドを主成分としたことを特徴とするPTC効率増強剤。   A polymer PTC composition having a crystalline polymer and a conductive powder, a PTC efficiency enhancer that is added to the polymer PTC composition to increase PTC efficiency, and comprises a fatty acid amide as a main component. A characteristic PTC efficiency enhancer. 前記脂肪酸アミドは、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘニン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、N−オレイルパルミトアミド、N−ステアリルエルカアミドのうち何れか一種あるいは二種以上であることを特徴とする請求項1に記載のPTC効率増強剤。   The fatty acid amide is stearic acid amide, oleic acid amide, lauric acid amide, palmitic acid amide, erucic acid amide, behenic acid amide, ethylene bisstearic acid amide, ethylene bis lauric acid amide, N-oleyl palmitamide, N- The PTC efficiency enhancer according to claim 1, wherein the PTC efficiency enhancer is one or more of stearyl erucamides. 結晶性高分子及び導電性粉末を有した高分子PTC組成物において、請求項1又は2に記載のPTC効率増強剤を含むことを特徴とする高分子PTC組成物。   A polymer PTC composition having a crystalline polymer and a conductive powder, comprising the PTC efficiency enhancer according to claim 1 or 2. 請求項3に記載の高分子PTC組成物を用いたことを特徴とするPTC発熱体。   A PTC heating element comprising the polymer PTC composition according to claim 3. 結晶性高分子及び導電性粉末を有した高分子PTC組成物において、脂肪酸アミドを添加することにより、高分子PTC組成物のPTC効率を増強させる方法。   A method for enhancing the PTC efficiency of a polymer PTC composition by adding a fatty acid amide in a polymer PTC composition having a crystalline polymer and a conductive powder.
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