JP2005521256A - 低分子量のポリエチレン加工助剤を含むptc導電性組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリマーの正の温度係数(PTC)組成物および電気PTC装置に関する。とりわけ、本発明は、高温での応用に適した低分子量のポリエチレン加工助剤を含むポリマーPTC組成物に関する。
本発明は、RT抵抗を低く保ったまま耐電圧能力を高めたポリマーPTC組成物および電気PTC装置を提供する。とりわけ、このポリマー組成物は、高いPTC効果(Tsにおける抵抗率は、少なくとも25℃における抵抗率の103倍ある)も示し、25℃における初期抵抗率は低い。(好ましくは、10Ωcm以下であり、より好ましくは、5mΩ以下である)。これらのポリマーPTC組成物を含む電気PTC装置は、所望の形態を持ち、好ましくは、25℃における抵抗が500mΩ以下(好ましくは、約5mΩ〜約500mΩであり、より好ましくは、約7.5mΩ〜約200mΩであり、典型的には、約10mΩ〜約100mΩ)である。
図1は、2つの金属電極に挟まれた本発明のポリマーPTC組成物を含むPTCチップの概念図である。
本発明のポリマーPTC組成物は、有機ポリマー、導電性フィラー、および低分子量のポリエチレン加工助剤を含む。しかし、選択的に、以下の例に限定されるものではないが、不活性充填剤、難燃剤、安定剤、酸化防止剤、オゾン分解防止剤、促進剤、色素、発泡剤、架橋剤、カップリング剤、架橋助剤、および分散剤からなる群より選択される1つ以上の添加剤が採用されることが好ましい。この新規のPTCポリマー組成物を採用するPTC装置は、高電圧用途に特に限定されるものではないが、本発明の概念を伝えるために、通常のように、高電圧での実施形態を参照して説明する。高電圧に耐える能力を有するポリマー組成物の基準は、一般的に、(i)PTC効果が高い、(ii)25℃における初期抵抗率が低い、および、(iii)電気的安定性、熱的安定性を維持しつつ、耐え得る電圧が110〜240Vの交流電圧以上であることである。ここでは、「高いPTC効果」という言葉は、TSにおける組成物の抵抗率が室温(便宜上25℃とする)における組成物の少なくとも103倍の抵抗率であることを示す。当該組成物が、より高い抵抗率を示す状態に切り替わる温度についての特別な必要条件は存在しない。
表1に示された配合で、化合物を2ロール式のミルで、180℃において30分間混合した。その後、この化合物を、キリアン押出機を使用して、ニッケルメッキ銅箔の間でラミネート化した。その後、PTC材料のシートを、11.1×20.0mmのチップに切断し、リード線をつけるために、はんだ還流を使用した。その後、チップの抵抗および耐電圧能力をテストし、以下の結果が得られた。
2 Mnは3,000である。Mwは10,000である。MWDは3.13である。MPは107である。
3 Mnは5,500である。Mwは15,000である。MWDは2.73である。MPは115である。
MPは、DSCにより決定される融点のピークである。
他に記載がない場合は、化合物は、ポリマー成分の100分の1(phr)で記載される。
Claims (44)
- 有機ポリマーと、導電性フィラーと、低分子量のポリエチレン加工助剤とを含むポリマーPTC組成物。
- 前記PTC組成物が、さらに、不活性充填剤、難燃剤、安定剤、酸化防止剤、オゾン分解防止剤、促進剤、色素、発泡剤、架橋剤、カップリング剤、架橋助剤、および分散剤からなる群より選択される1つ以上の添加剤を含む請求項1に記載の組成物。
- 前記低分子量のポリエチレン加工助剤が、約50,000以下のMnと、約50,000以下のMwとを有する請求項1に記載の組成物。
- 前記低分子量のポリエチレン加工助剤が、約1,000〜約50,000のMnと、約1,000〜約50,000のMwとを有する請求項1に記載の組成物。
- 前記低分子量のポリエチレン加工助剤が、約50.0phr以下の正の値の量存在する請求項1に記載の組成物。
- 前記低分子量のポリエチレン加工助剤が、実質的に線状分子である請求項1に記載の組成物。
- 前記有機ポリマーが、結晶性あるいは半結晶性のポリマーを含む請求項1に記載の組成物。
- 前記有機ポリマーが、高密度ポリエチレン、ナイロン−11、ナイロン−12、ポリビニリデンフッ化物、およびこれらの混合物、あるいはこれらの共重合体からなる群より選択される少なくとも1つのポリマーを含む請求項1に記載の組成物。
- 前記ポリマーの融点Tmが60℃〜300℃である請求項1に記載の組成物。
- 25℃における抵抗率が、100以下である請求項1に記載の組成物。
- 前記導電性フィラーが、約40.0phr〜約350.0phrの量存在する請求項1に記載の組成物。
- 前記不活性充填剤が、約2.0phr〜約100.0phrの量存在する請求項1に記載の組成物。
- 前記安定剤が、約0.1phr〜15.0phrの量存在する請求項1に記載の組成物。
- 前記酸化防止剤が、0.1phr〜約15.0phrの量存在する請求項1に記載の組成物。
- 前記導電性フィラーが、カーボンブラック、黒鉛、金属粒子、およびその混合物からなる群より選択される請求項1に記載の組成物。
- 前記金属粒子が、ニッケル粒子、銀フレーク、タングステン粒子、モリブデン粒子、金粒子、白金粒子、鉄粒子、アルミニウム粒子、銅粒子、タンタル粒子、亜鉛粒子、コバルト粒子、クロム粒子、鉛粒子、チタン粒子、錫合金粒子、およびこれらの混合物からなる群より選択される請求項15に記載の組成物。
- 前記無機安定剤が、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化チタン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ三水和物、水酸化マグネシウム、およびそれらの混合物からなる群より選択される請求項1に記載の組成物。
- 前記酸化防止剤が、フェノールあるいは芳香族アミンを含む請求項1に記載の組成物。
- 前記酸化防止剤が、N,N'1,6−ヘキサンジイルビス(3.5−ビス (1,1−ジメチルエチル)4−ヒドロキシベンゼン)プロパンアミド、N−ステアロイル−4−アミノフェノール、N−ラウロイル−4−アミノフェノール、重合された1,2−ジヒドロ−2,2,4−トリメチル)キノリン、およびその混合物からなる群より選択される請求項18に記載の組成物。
- 前記ポリマー組成物が、化学物質あるいは照射により架橋されている請求項1に記載の組成物。
- さらに、全ポリマー成分を基準に、約0.5%〜50.0%の第2の結晶性あるいは半結晶性のポリマーを含む請求項1に記載の組成物。
- 前記有機ポリマーが、約60℃〜約300℃の融点Tmを有する請求項1に記載の組成物。
- PTC挙動を示す電気装置であって、
(a)有機ポリマーと、導電性フィラーと、低分子量のポリエチレン加工助剤と
(b)適用された電圧の下で直流あるいは交流電流が前記組成物を通過できるようにするための、導電性ポリマー組成物と電気接続される少なくとも2つの電極とを含み、望ましい形態を持ち、25℃において、500mΩ以下の抵抗を含む装置。 - 前記PTC組成物が、さらに、不活性充填剤、難燃剤、安定剤、抗酸化剤、オゾン分解防止剤、促進剤、色素、発泡剤、架橋剤、カップリング剤、架橋助剤、および分散剤からなる群より選択される1つ以上の添加剤を含む請求項23に記載の電気装置。
- 前記低分子量のポリエチレン加工助剤が、約50,000以下のMnと、約50,000以下のMwとを有する請求項24に記載の電気装置。
- 前記低分子量のポリエチレン加工助剤が、約1,000〜約50,000のMnと、約1,000〜約50,000のMwとを有する請求項23に記載の電気装置。
- 前記低分子量のポリエチレン加工助剤が、約50.0phr以下の正の値で存在する請求項23に記載の電気装置。
- 前記低分子量のポリエチレン加工助剤が、実質的に線状分子である請求項23に記載の電気装置。
- 前記有機ポリマーが、結晶性あるいは半結晶性のポリマーを含む請求項23に記載の電気装置。
- 前記有機ポリマーが、高密度ポリエチレン、ナイロン−11、ナイロン−12、ポリビニリデンフッ化物、およびこれらの混合物あるいはこれらの共重合体からなる群より選択される少なくとも1つのポリマーを含む請求項23に記載の電気装置。
- 前記ポリマーの融点Tmが60℃〜300℃である請求項23に記載の電気装置。
- 25℃において、100以下の抵抗率を有する請求項23に記載の電気装置。
- 前記導電性フィラーが、約40.0phr〜約350.0phrの量存在する請求項23に記載の電気装置。
- 前記不活性充填剤が、約2.0phr〜約100.0phrの量存在する請求項23に記載の電気装置。
- 前記安定剤が、約0.1phr〜15.0phrの量存在する請求項23に記載の電気装置。
- 前記酸化防止剤が、0.1phr〜約15.0phrの量存在する請求項23に記載の電気装置。
- 前記導電性フィラーが、カーボンブラック、黒鉛、金属粒子、およびその混合物からなる群より選択される請求項23に記載の電気装置。
- 前記金属粒子が、ニッケル粒子、銀フレーク、タングステン粒子、モリブデン粒子、金粒子、白金粒子、鉄粒子、アルミニウム粒子、銅粒子、タンタル粒子、亜鉛粒子、コバルト粒子、クロム粒子、鉛粒子、チタン粒子、錫合金粒子、およびこれらの混合物からなる群より選択される請求項37に記載の電気装置。
- 前記無機安定剤が、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化チタン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ三水和物、水酸化マグネシウム、およびこれらの混合物からなる群より選択される請求項23に記載の電気装置。
- 前記酸化防止剤が、フェノールまたは芳香族アミンを含む請求項23に記載の電気装置。
- 前記酸化防止剤が、N,N'1,6−ヘキサンジイルビス(3.5−ビス (1,1−ジメチルエチル)4−ヒドロキシベンゼン)プロパンアミド、N−ステアロイル−4−アミノフェノール、N−ラウロイル−4−アミノフェノール、重合された1,2−ジヒドロ−2,2,4−トリメチル)キノリン、およびこれらの混合物からなる群より選択される請求項40に記載の電気装置。
- 前記ポリマー組成物が、化学物質あるいは照射により架橋されている請求項23に記載の電気装置。
- さらに、全ポリマー成分を基準に、約0.5%〜50.0%の第2の結晶性あるいは半結晶性のポリマーを含む請求項23に記載の電気装置。
- 前記有機ポリマーが、約60℃〜約300℃の融点Tmを有する請求項23に記載の電気装置。
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