JP2592105B2 - Manufacturing method of self-recovering overcurrent protection device by grafting method - Google Patents

Manufacturing method of self-recovering overcurrent protection device by grafting method

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JP2592105B2
JP2592105B2 JP63183227A JP18322788A JP2592105B2 JP 2592105 B2 JP2592105 B2 JP 2592105B2 JP 63183227 A JP63183227 A JP 63183227A JP 18322788 A JP18322788 A JP 18322788A JP 2592105 B2 JP2592105 B2 JP 2592105B2
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crystalline polymer
organic peroxide
black
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敏章 阿部
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Daito Tsushinki KK
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、正特性サーミスタ(以下、PTC(Positive
Temperature Coefficient)という。)現象を利用し、
回路に過電流が流れると自己発熱して抵抗値が増大し電
流を制限し、回路が正常に戻ると可逆的に自己復帰して
初期状態に安定回復するグラフト化法による自己復帰形
過電流保護素子の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a PTC (Positive Thermistor).
Temperature Coefficient). )
Self-recovery overcurrent protection by grafting method that self-heats when the overcurrent flows in the circuit and increases the resistance value to limit the current, and when the circuit returns to normal, reversibly self-recovers and recovers to the initial state stably The present invention relates to a device manufacturing method.

(従来の技術) 従来、PTC特性を利用する抵抗体または素子の製造方
法としては以下に示す各種方法が知られている。
(Prior Art) Conventionally, as a method of manufacturing a resistor or an element utilizing PTC characteristics, various methods described below are known.

(i)チタン酸バリウム系からなる半導体を高温で焼結
して素子を成形するPTC特性を有する抵抗体の製造方
法。
(I) A method for manufacturing a resistor having PTC characteristics, in which a semiconductor made of barium titanate is sintered at a high temperature to form an element.

(ii)また、カーボンブラックを高分子物質中に入れた
比較的低抵抗のPTC素子としては、例えば米国特許第423
7441号明細書に記載されているように、結晶性高分子と
カーボンブラックとを混ぜて押出機により所定の形状に
成形し、電子線などの放射線を照射して結晶性高分子間
を架橋させ、網目構造化して熱変形性を改良したPTC特
性を有する素子の製造方法。
(Ii) Also, as a relatively low-resistance PTC element containing carbon black in a polymer substance, for example, US Pat.
As described in the specification of No. 7441, a crystalline polymer and carbon black are mixed and molded into a predetermined shape by an extruder, and irradiation with an electron beam or the like is performed to crosslink the crystalline polymers. And a method for producing an element having PTC characteristics in which a network structure is formed to improve thermal deformability.

(iii)さらに、例えば特開昭56−8443号公報に記載さ
れているように、ゴム状物質、カーボンブラック、グラ
ファイトおよび有機過酸化物などを混ぜて、所定の形状
に成形した後、加熱によって有機過酸化物を分解させて
ゴム状物質に網目構造を形成することにより熱変形を改
良したPTC特性を有する抵抗体の製造方法。
(Iii) Further, as described in, for example, JP-A-56-8443, a rubber-like substance, carbon black, graphite, an organic peroxide, and the like are mixed, molded into a predetermined shape, and then heated. A method for producing a resistor having PTC characteristics in which thermal deformation is improved by forming a network structure in a rubber-like substance by decomposing an organic peroxide.

(iv)また、例えば特公昭51−36876号公報に記載され
ているように、カーボンブラックにビニール系単量体を
溶剤中でグラフト共重合させ、この混練り物に架橋剤を
添加して加熱によって網状化させることにより耐熱性の
向上を目指したPTC特性を有する抵抗体の製造方法。
(Iv) Further, as described in, for example, Japanese Patent Publication No. 51-36876, a vinyl monomer is graft-copolymerized with carbon black in a solvent, a crosslinking agent is added to the kneaded product, and the mixture is heated by heating. A method for manufacturing a resistor having PTC characteristics with the aim of improving heat resistance by forming a network.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述の従来の製造方法(i)に記載の
チタン酸バリウム系半導体を高温焼結する方法では、体
積抵抗率が大きいので定常電流での回路の電圧降下が大
きく、かつPTC特性発現後さらに温度を上げると負特性
サーミスタ(以下NTC(Negative Temperature Cofficie
nt)という。)が発現し、限流機能が著しく低下する。
また、高温での焼結成形のため、焼結による変形で抵抗
値のばらつきが生じ易いなどの問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the method of sintering a barium titanate-based semiconductor at a high temperature described in the conventional manufacturing method (i), the voltage drop of the circuit at a steady current is large because the volume resistivity is large. When the temperature rises further after the PTC characteristic manifests, the negative characteristic thermistor (hereinafter referred to as NTC (Negative Temperature Cofficie
nt). ) Appears, and the current limiting function is significantly reduced.
In addition, since sintering is performed at a high temperature, there is a problem that the resistance value tends to vary due to deformation due to sintering.

一方、従来の製造方法(ii)および(iii)に記載の
結晶性高分子物質またはゴム状物質とカーボンブラック
あるいはさらにグラファイトを加えて架橋する方法によ
るときは、過電流保護素子としてのヒータとしての熱安
定性のPTC素材が得られるが、過電流保護素子としての
繰り返しの限流動作では架橋網目間のセグメント伸縮に
より、カーボンブラック粒子あるいはグラファイト粒子
の一部が動き、繰り返し動作によるPTC特性や抵抗値の
再現性が低く、時に抵抗値は大きく変化するなどの問題
点を有している。
On the other hand, according to the conventional production methods (ii) and (iii), in which the crystalline polymer substance or the rubber-like substance is crosslinked by adding carbon black or graphite, a heater as an overcurrent protection element is used. Although a heat-stable PTC material can be obtained, in the current-limiting operation as an overcurrent protection element, some of the carbon black particles or graphite particles move due to the segment expansion and contraction between the crosslinked networks, and the PTC characteristics and resistance due to the repeated operation There is a problem that the reproducibility of the value is low and the resistance value sometimes changes greatly.

さらに、上記従来の製造方法(iv)に記載のカーボン
ブラックにビニール単量体を溶剤中でグラフト共重合さ
せる方法では、溶剤中でのグラフト共重合であるため
に、グラフト共重合時の結晶性高分子物質と溶剤との相
溶性に問題点があり、PTC特性の発現に有効な結晶性高
分子物質であるポリエチレンやポリプロピレンなどを選
択できないという問題点がある。
Furthermore, in the method of graft copolymerizing a vinyl monomer with carbon black in a solvent described in the above conventional production method (iv), since the graft copolymerization is performed in a solvent, the crystallinity at the time of graft copolymerization is high. There is a problem in the compatibility between the polymer substance and the solvent, and there is a problem that it is not possible to select a crystalline polymer substance such as polyethylene or polypropylene which is effective for exhibiting PTC characteristics.

また、従来、ジクミルパーオキサイドなどの有機過酸
化物を、エチレン−プロピレンゴムなどの網状化剤とし
て使用することは知られているが、これをゴムに添加し
てロール練りをする場合には、その過程でゲルの生成、
すなわち網状化を防ぐ目的もあって、比較的低い温度、
例えば50℃前後で行っており、やむを得ない場合、とり
わけポリエチレンのような結晶性物質を用いる場合に
は、有機過酸化物の熱分解速度の指標、すなわち半減期
を考慮して、有機過酸化物が混練り中に分解するのを極
力抑えるため、有機過酸化物をその熱分解温度以上で高
分子物質と混練りして、その過程中に両者を反応させる
ようなことは極力避け、比較的短時間で添加を完了する
方法が採られている。
Further, conventionally, it is known to use an organic peroxide such as dicumyl peroxide as a reticulating agent such as ethylene-propylene rubber, but when this is added to rubber and roll-kneaded, , The formation of a gel in the process,
In other words, it also has the purpose of preventing reticulation,
For example, it is carried out at around 50 ° C., and if it is unavoidable, especially when using a crystalline substance such as polyethylene, the index of the thermal decomposition rate of the organic peroxide, that is, the half-life, In order to minimize decomposition of the organic peroxide during kneading, kneading the organic peroxide with a polymer substance at a temperature not lower than its thermal decomposition temperature and reacting both during the process are avoided as much as possible. A method of completing the addition in a short time is employed.

本発明は、上述の諸問題に鑑み、低抵抗値で抵抗値の
ばらつきのない安定したPTC特性を有し、特に繰り返し
動作によるPTC特性や抵抗値の再現性が良好なグラフト
化法による自己復帰形過電流保護素子の製造方法を提供
することを目的とする。
In view of the above-mentioned problems, the present invention has a stable PTC characteristic with a low resistance value and no variation in resistance value, and in particular, self-recovery by a grafting method in which the reproducibility of the PTC characteristic and resistance value by repetitive operation is good. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a type overcurrent protection element.

(課題を解決するための手段) 第1の発明のグラフト化法による自己復帰形過電流保
護素子の製造方法は、コロイド性グラファイトと、アセ
チレンブラック、ケッチェンブラックおよび高ストラク
チャーを有するファーネスブラックの少なくともいずれ
か1種よりなるカーボンブラックと、少なくとも1種以
上の結晶性高分子物質とよりなる混合物に、ゲル生成が
生じない量で前記結晶性高分子物質に不対電子を与えて
生成されるポリマーラジカルが前記コロイド性グラファ
イトおよび前記カーボンブラックの粒子表面の遊離ラジ
カル反応点の数に対応する量となる量以上の有機過酸化
物を添加し、この有機過酸化物の分解温度以上に加熱し
つつ強制的に混練りし、ポリマーラジカルを生成させ、
このポリマーラジカルを前記コロイド性グラファイトお
よび前記カーボンブラックの粒子表面にグラフトさせ
て、前記コロイド性グラファイトおよび前記カーボンブ
ラックに前記結晶性高分子物質が結合した構造を有する
グラフト化物を生成して、このグラフト化物が前記結晶
性高分子物質中に略均一に分散した混練り物を形成し、
この混練り物を所定の形状に成形して成形物を形成し、
この成形物を加熱して前記ポリマーラジカルの生成に関
与しなかった前記有機過酸化物の残部を加熱分解させ
て、前記グラフト化物と前記結晶性高分子物質との間お
よび前記結晶性高分子物質間に架橋構造を形成するもの
である。
(Means for Solving the Problems) The method for producing a self-recovering overcurrent protection device by the grafting method according to the first invention is a method for producing at least one of colloidal graphite, acetylene black, Ketjen black and furnace black having a high structure. A polymer formed by giving an unpaired electron to a mixture of at least one type of carbon black and at least one type of crystalline polymer in such an amount that gelation does not occur. While adding an organic peroxide in an amount at which the radicals correspond to the number of free radical reaction points on the particle surfaces of the colloidal graphite and the carbon black, heating the organic peroxide to a temperature higher than the decomposition temperature of the organic peroxide. Kneading forcibly to generate polymer radicals,
The polymer radical is grafted on the particle surface of the colloidal graphite and the carbon black to form a graft having a structure in which the crystalline polymer is bonded to the colloidal graphite and the carbon black, and the graft is formed. To form a kneaded material in which the compound is substantially uniformly dispersed in the crystalline polymer material,
This kneaded material is molded into a predetermined shape to form a molded product,
The molded article is heated to thermally decompose the remainder of the organic peroxide that did not participate in the generation of the polymer radicals, and between the grafted product and the crystalline polymer material and the crystalline polymer material A crosslinked structure is formed between them.

第2の発明のグラフト化法による自己復帰形過電流保
護素子の製造方法は、コロイド性グラファイトと、アセ
チレンブラック、ケッチェンブラックおよび高ストラク
チャーを有するファーネスブラックの少なくともいずれ
か1種よりなるカーボンブラックと、少なくとも1種以
上の結晶性高分子物質とよりなる混合物に、ゲル生成が
生じない量で前記結晶性高分子物質に不対電子を与えて
生成されるポリマーラジカルが前記コロイド性グラファ
イトおよび前記カーボンブラックの粒子表面の遊離ラジ
カル反応点の数に対応する量となる量以上の第1の有機
過酸化物を添加し、この第1の有機過酸化物の分解温度
以上に加熱しつつ強制的に混練りし、ポリマーラジカル
を生成させ、このポリマーラジカルを前記コロイド性グ
ラファイトおよび前記カーボンブラックの粒子表面にグ
ラフトさせて、前記コロイド性グラファイトおよび前記
カーボンブラックに前記結晶性高分子物質が結合した構
造を有するグラフト化物を生成して、このグラフト化物
が前記結晶性高分子物質中に略均一に分散した混練り物
を形成し、この混練り物に第2の有機過酸化物を加えた
後に所定の形状に成形して成形物を形成し、この成形物
を加熱して前記第2の有機過酸化物を加熱分解させて、
前記グラフト化物と前記結晶性高分子物質との間および
前記結晶性高分子物質間に架橋構造を形成するものであ
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a self-recovering overcurrent protection element by a grafting method, comprising the steps of: colloidal graphite, carbon black comprising at least one of acetylene black, Ketjen black and furnace black having a high structure. A polymer radical generated by giving an unpaired electron to the crystalline polymer material in an amount that does not cause gel formation to a mixture comprising at least one or more crystalline polymer materials, wherein the colloidal graphite and the carbon The first organic peroxide is added in an amount equal to or greater than the amount corresponding to the number of free radical reaction points on the surface of the black particles, and is forcibly applied while heating to a temperature equal to or higher than the decomposition temperature of the first organic peroxide. Kneading to form polymer radicals, and the polymer radicals are mixed with the colloidal graphite and Grafting the particle surface of carbon black to form a graft having a structure in which the crystalline polymer is bonded to the colloidal graphite and the carbon black, and the graft is contained in the crystalline polymer. A kneaded material which is substantially uniformly dispersed is formed, and after adding the second organic peroxide to the kneaded material, the mixture is molded into a predetermined shape to form a molded product. Heat decomposition of organic peroxide,
A crosslinked structure is formed between the grafted product and the crystalline polymer substance and between the crystalline polymer substances.

さらに、第3の発明のグラフト化法による自己復帰形
過電流保護素子の製造方法は、コロイド性グラファイト
と、アセチレンブラック、ケッチェンブラックおよび高
ストラクチャーを有するファーネスブラックの少なくと
もいずれか1種よりなるカーボンブラックと、少なくと
も1種以上の結晶性高分子物質とよりなる混合物に、ゲ
ル生成が生じない量で前記結晶性高分子物質に不対電子
を与えて生成されるポリマーラジカルが前記コロイド性
グラファイトおよび前記カーボンブラックの粒子表面の
遊離ラジカル反応点の数に対応する量となる量以上の有
機過酸化物を添加し、この有機過酸化物の分解温度以上
に加熱しつつ強制的に混練りし、ポリマーラジカルを生
成させ、このポリマーラジカルを前記コロイド性グラフ
ァイトおよび前記カーボンブラックの粒子表面にグラフ
トさせて、前記コロイド性グラファイトおよび前記カー
ボンブラックに前記結晶性高分子物質が結合した構造を
有するグラフト化物を生成して、このグラフト化物が前
記結晶性高分子物質中に略均一に分散した混練り物を形
成し、この成形物に放射線を照射して前記グラフト化物
と前記結晶性高分子物質との間および前記結晶性高分子
物質間に架橋構造を形成するものである。
Further, the method for producing a self-recovering type overcurrent protection device by the grafting method according to the third invention is characterized in that the carbon material comprises colloidal graphite and at least one of acetylene black, Ketjen black and furnace black having a high structure. Black and a mixture of at least one or more crystalline polymer substances, the polymer radicals generated by giving unpaired electrons to the crystalline polymer substances in an amount that does not cause gel formation are formed by the colloidal graphite and The organic peroxide is added in an amount equal to or greater than the amount corresponding to the number of free radical reaction points on the particle surface of the carbon black, and is forcibly kneaded while being heated to a decomposition temperature of the organic peroxide or higher, Generating polymer radicals, which are converted to the colloidal graphite and Grafted on the particle surface of the carbon black to form a graft having a structure in which the crystalline polymer is bonded to the colloidal graphite and the carbon black, and the graft is contained in the crystalline polymer. A kneaded product is formed that is substantially uniformly dispersed, and the molded product is irradiated with radiation to form a crosslinked structure between the grafted product and the crystalline polymer and between the crystalline polymer. .

(作用) 本発明は、コロイド性グラファイトとカーボンブラッ
クとを結晶性高分子物質中に加えた混合物に、ゲル生成
が生じず結晶性高分子物質に不対電子を与えて生成され
るポリマーラジカルがコロイド性グラファイトおよびカ
ーボンブラックの粒子表面の遊離ラジカル反応点の数に
対応する量となる量以上の有機過酸化物を添加するた
め、例えばミキシングロールなどにより有機過酸化物の
熱分解温度以上で加熱混練しても、有機過酸化物は結晶
性高分子間の架橋剤として作用することなく、結晶性高
分子物質から生成した結晶性高分子物質の一部のポリマ
ーラジカルがコロイド性グラファイトやカーボンブラッ
クの粒子表面へ優先的にグラフト化するグラフト化剤と
して作用するので、従来のグラファイト粉末またはカー
ボンブラックのみのグラフト化では結晶性高分子物質中
への分散性は向上するが、逆に抵抗値が大きくなるとい
う問題点が解決されるとともに、低抵抗で繰り返し動作
にも耐え得る安定したPTC素子が得られる。
(Function) In the present invention, a polymer radical formed by giving unpaired electrons to a crystalline polymer without generating gel is added to a mixture of colloidal graphite and carbon black in a crystalline polymer. In order to add an organic peroxide in an amount corresponding to the number of free radical reaction points on the surface of the colloidal graphite and carbon black particles, the mixture is heated above the thermal decomposition temperature of the organic peroxide by, for example, a mixing roll. Even when kneaded, the organic peroxide does not act as a cross-linking agent between the crystalline polymers, and some polymer radicals of the crystalline polymer produced from the crystalline polymer are converted to colloidal graphite or carbon black. Conventional graphite powder or carbon black, because it acts as a grafting agent that preferentially grafts to the particle surface of Only grafting improves dispersibility in crystalline polymer materials, but on the other hand, it solves the problem of increased resistance, and a stable PTC element that has low resistance and can withstand repeated operation. can get.

(実施例) 以下、本発明のグラフト化法による自己復帰形過電流
保護素子の製造方法の実施例を説明する。
(Example) Hereinafter, an example of a method for manufacturing a self-recovering overcurrent protection element by a grafting method of the present invention will be described.

まず、コロイド性グラファイト、高ストラクチャーを
有するカーボンブラック、結晶性高分子物質および有機
過酸化物のどの材料について説明する。
First, materials such as colloidal graphite, carbon black having a high structure, a crystalline polymer, and an organic peroxide will be described.

コロイド性グラファイトとは、グラファイトを機械的
な手段で微細な粉体にまで粉砕したものであり、その粒
子表面には酸素含有基が存在する。
Colloidal graphite is obtained by pulverizing graphite into fine powder by mechanical means, and the surface of the particles has oxygen-containing groups.

また、カーボンブラックとして、ファーネストブラッ
ク、アセチレンブラック、ケチェンブラックのうちの1
種または2種以上を用いる目的は素子に要求される抵抗
値のいかんに応じ選択されるもので、ファーネストブラ
ック、アセチレンブラック、ケッチェンブラックの順
で、素子の抵抗値そのものを小さくすることができる。
そして、高ストラクチャーを有するファーネストブラッ
クとしては、粒子が小さく、その粒子が数多く鎖状に連
結したもので、ストラクチャーの指標となる吸油量が1m
l/g以上のものが望ましい。
As carbon black, one of furnace black, acetylene black, and Ketjen black is used.
The purpose of using the kind or two or more kinds is selected depending on the resistance value required for the element, and it is possible to reduce the resistance value of the element itself in the order of furnace black, acetylene black, and Ketjen black. it can.
Furnace black with a high structure has small particles, many of which are linked in a chain, and has an oil absorption of 1 m, which is an index of the structure.
l / g or more is desirable.

そして、コロイド性グラファイトにカーボンブラック
を混合する目的は、コロイド性グラファイト単独の場合
よりも低い抵抗値を素子に付与できるためである。な
お、コロイド性グラファイトとカーボンブラックとの混
合比は重量比で、1:9から8:2の範囲が望ましい。
The purpose of mixing carbon black with colloidal graphite is to provide a device with a lower resistance value than the case of using only colloidal graphite. The mixing ratio of colloidal graphite and carbon black is preferably in the range of 1: 9 to 8: 2 by weight.

一方、結晶性高分子物質としては、融点範囲が例えば
90℃から180℃にわたる高分子で、それらの構造組成中
に、3級炭素に結合した水素原子もしくはメチレン基を
有するものが望ましく、低密度ポリエチレンや中密度ポ
リエチレン、さらには高密度ポリエチレンやポリプロピ
レンまたはポリエステルなどが、これに属する。なお、
結晶性高分子物質を用いる目的は、それら高分子物質の
融点付近で素子のPTC特性を顕著に発現させるためであ
る。
On the other hand, as a crystalline polymer, the melting point range is, for example,
Polymers having a temperature ranging from 90 ° C. to 180 ° C. and preferably having a hydrogen atom or a methylene group bonded to a tertiary carbon in their structural composition, low-density polyethylene or medium-density polyethylene, and further high-density polyethylene or polypropylene or Polyester and the like belong to this. In addition,
The purpose of using crystalline polymer substances is to make the PTC characteristics of the device remarkably manifest around the melting point of those polymer substances.

そして、コロイド性グラファイトの粉末およびカーボ
ンブラックの量と結晶性高分子物質との混合比は、希望
する素子の抵抗値によって変え得るが、重量比で6:4か
ら2:8の範囲内で、望ましい物理的強度を保持し、しか
も低抵抗値を有する素子が得られる。
The mixing ratio between the amount of the colloidal graphite powder and the amount of the carbon black and the crystalline polymer can be changed depending on the desired resistance value of the element, but within a weight ratio of 6: 4 to 2: 8, An element having desired physical strength and low resistance can be obtained.

また、有機過酸化物としては、グラファイト粉末や結
晶性高分子物質とともに90℃から200℃の温度範囲にお
ける混練り過程中に爆発のような危険性を伴うことな
く、しかも作業が比較的容易である過酸化物にして、結
晶性高分子物質と反応し、該高分子物質中に不対電子を
与える能力を有するものであり、例えばビス(α,α′
−ジメチルベンジル)パーオキサイド(ジクミルパーオ
キサイド、以下Di−Cupと省略する。)、2.5−ジメチル
−2.5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキシン−3(以
下、TBPH−3という。)などである。さらに、2.5−ジ
メチル−2.5−ジ(t−ブチルペシルオキシ)ヘキサン
や1.1−ジ(tブチルペルオキシ)3.3.5−トリメチルシ
クロヘキサンなどを用いることもできる。
In addition, as an organic peroxide, it does not involve a danger such as an explosion during the kneading process in a temperature range of 90 ° C. to 200 ° C. together with graphite powder and a crystalline polymer substance, and the work is relatively easy. It is a peroxide that has the ability to react with a crystalline polymer substance to give unpaired electrons to the polymer substance. For example, bis (α, α ′)
-Dimethylbenzyl) peroxide (dicumyl peroxide, hereinafter abbreviated as Di-Cup), 2.5-dimethyl-2.5-di (t-butylperoxy) hexine-3 (hereinafter, referred to as TBPH-3) and the like. . Furthermore, 2.5-dimethyl-2.5-di (t-butylpesiloxy) hexane, 1.1-di (t-butylperoxy) 3.3.5-trimethylcyclohexane and the like can also be used.

そして、有機過酸化物の適量とは、コロイド性グラフ
ァイトうの粉末やカーボンブラックおよび結晶性高分子
物質の混練り中に網状化によるゲル組成を伴うおそれの
ない量で、しかも、コロイド性グラファイトの粉末やカ
ーボンブラックの粒子表面に結晶性高分子物質の一部を
グラフトせしめるに足りる量を意味する。すなわち、こ
の量そのものは、混練り中に、コロイド性グラファイト
粉末やカーボンブラックの粒子表面が優先的に捕捉する
ポリマーラジカルの生成量によって定まる。これら粉体
表面におけるラジカル捕捉点の数をほぼ1020/gと見な
し、それと用いる有機過酸化物の分子量から概算して、
適量範囲を定めることができる。例えば、Di−Cupの例
では、分子量が270であり、その2次分解で生成するア
セトフェノンなどを考慮して、結晶性高分子物質と有効
に作用する量を約80%と推定すれば、100gの粉体(コロ
イド性グラファイトおよびカーボンブラック)に対して
約5gに相当する。しかも、Di−Cupの半減期は、171℃で
1分であることが知られているので、この混練りで残存
する有機過酸化物は、素子の網状化に役立つことにな
る。なお、網状化に当たっては、Di−Cupよりもより高
温で分解する有機化酸化物を追加することが望ましい。
その一例はTBPH−3で、半減期は、193℃で1分である
ことが知られていることから、混練り物に、これを添加
して140℃近辺の温度で再び混練りを継続しても、その
熱分解速度が遅く、網状化剤としての作用効果か少ない
からである。すなわち、混練りのゲル化を完全に抑える
ことができるのである。
The appropriate amount of the organic peroxide is an amount that does not involve a gel composition due to reticulation during kneading of colloidal graphite powder, carbon black, and a crystalline polymer substance. It means an amount sufficient to cause a part of the crystalline polymer substance to be grafted on the surface of the powder or carbon black particles. That is, the amount itself is determined by the amount of polymer radicals that are preferentially captured by the colloidal graphite powder or carbon black particle surface during kneading. Assuming that the number of radical scavenging points on these powder surfaces is approximately 10 20 / g, and from the molecular weight of the organic peroxide used,
Suitable dosage ranges can be defined. For example, in the case of Di-Cup, the molecular weight is 270, and taking into account the acetophenone and the like generated by the secondary decomposition, the amount that effectively works with the crystalline polymer substance is estimated to be about 80%. Of powder (colloidal graphite and carbon black). Moreover, since the half-life of Di-Cup is known to be 1 minute at 171 ° C., the organic peroxide remaining after the kneading is useful for forming a network of the device. In the case of reticulation, it is desirable to add an organic oxide that decomposes at a higher temperature than Di-Cup.
An example is TBPH-3, which is known to have a half-life of 1 minute at 193 ° C., so that it is added to the kneaded material and kneading is continued again at a temperature around 140 ° C. This is because its thermal decomposition rate is low, and its effect as a reticulating agent is small. That is, the gelation of kneading can be completely suppressed.

また、素子に与える三次元の網目構造の形成条件は、
用いる有機過酸化物の熱安定性のいかんに依存するが、
一般には、160℃から200℃の温度範囲で5分から60分間
の加熱処理が望ましい。
The conditions for forming the three-dimensional network structure given to the element are as follows:
Depending on the thermal stability of the organic peroxide used,
Generally, a heat treatment in a temperature range of 160 ° C. to 200 ° C. for 5 minutes to 60 minutes is desirable.

なお、有機過酸化物の加熱分解の代わりに放射線を照
射する場合においては、例えばγ線照射では5Mrad〜40M
ardが望ましい。
In the case of irradiating radiation instead of thermal decomposition of the organic peroxide, for example, 5Mrad ~ 40M in γ-ray irradiation
ard is preferred.

次に、グラフト化の反応機構並びに網状化の機構につ
いて説明する。
Next, the reaction mechanism of grafting and the mechanism of network formation will be described.

なお、結晶性高分子としてポリエチレンを、有機過酸
化物としてDi−Cupを用いて説明する。
The description will be made using polyethylene as the crystalline polymer and Di-Cup as the organic peroxide.

まず、加熱混練り工程において、次式によってDi−Cu
pが分解する。
First, in the heating kneading step, Di-Cu
p decomposes.

次に、RO・によりポリエチレンのどの主鎖に存在する
水素原子の一部が引き抜かれ、次反応式で示すように、
ポリエチレンラジカル(P・)などが生成する。なお、
この反応式は、ポリエチレンの枝分かれの部分で起こる
水素原子引抜きを示す。
Next, a part of the hydrogen atoms present in any main chain of polyethylene is extracted by RO •, and as shown in the following reaction formula,
Polyethylene radicals (P.) are generated. In addition,
This equation shows the hydrogen atom abstraction that occurs at the branched portion of polyethylene.

そして、グラファイト粉末やカーボンブラック粒子表
面のフェノキシラジカルなどにRO・が結合するとパーオ
キサイドになるが、これは不安定なので、P・との結合
による次式のグラフト化が優先することになる。この反
応式において、CBはコロイド性グラファイド粉末または
カーボンブラックを示す。: とりわけ、コロイド性グラファイトの粉末やカーボン
ブラックの存在下では、P・相互の架橋反応に先立って
グラフト化が進むので、あらかじめコロイド性グラファ
イトの粉末やカーボンブラック表面の反応点の数(ほ
ぼ、1020/g、大北熊一著、株式会社ラバーダイジェスト
社発行、「カーボンブラックのグラフト化」参照)を考
慮し、それと、用いる有機過酸化物の分子量を基準にし
て、グラフト化に必要なP・の生成をもたらす有機過酸
化物の量を定め、さらに、用いる有機過酸化物の熱分解
の半減期を考慮して混練り温度を調節することによっ
て、結晶性高分子相互間の網状化を抑制するとともに、
グラフト化を優先させることができる。このため、クラ
フト化の進行とともに、結晶性高分子物質中にコロイド
性グラファイトの粉末やカーボンブラックの粒子が均一
に分散し、しかも結晶性高分子物質の熱可塑性を保持で
きる。このことは、抵抗値が素子の各部のどこをとって
も均一であるという特徴にもつながる。
When RO is bonded to graphite powder or phenoxy radicals on the surface of carbon black particles, peroxide is formed. However, since this is unstable, grafting of the following formula by bonding with P has priority. In this reaction formula, CB indicates colloidal graphite powder or carbon black. : In particular, in the presence of colloidal graphite powder or carbon black, grafting proceeds prior to the cross-linking reaction between P and P. Therefore, the number of reaction points (approximately 10 20) on the colloidal graphite powder or carbon black surface is determined in advance. / g, by Kumaichi Ohkita, published by Rubber Digest Co., Ltd., see "Grafting of carbon black"), and based on the molecular weight of the organic peroxide used, By controlling the kneading temperature in consideration of the amount of organic peroxide that causes the formation of organic peroxides and considering the half-life of the thermal decomposition of the organic peroxide used, reticulation between crystalline polymers is suppressed. Along with
Grafting can be prioritized. For this reason, as the krafting progresses, the colloidal graphite powder and carbon black particles are uniformly dispersed in the crystalline polymer substance, and the thermoplastic property of the crystalline polymer substance can be maintained. This leads to the characteristic that the resistance value is uniform everywhere in the element.

そして、グラフト化の後、適当な素子形状に成形し、
有機過酸化物のすべてを分解させる温度条件下で、その
素子内部に三次元網目構造を形成するか、または、結晶
性高分子相互間に、より多くの網目構造を形成するのに
必要な量の初めに添加した有機過酸化物と同一または別
個の第2の新たな有機過酸化物を追加して混練りの後、
素子形状に保って加熱し、架橋反応を完了させる。な
お、新たに追加する第2の有機過酸化物としては、比較
的高温で分解する性質を有する化合物が望ましい。例え
ばTBPH−3は、これに適する。
And, after grafting, it is molded into an appropriate element shape,
The amount required to form a three-dimensional network inside the device or to form a more network between crystalline polymers under a temperature condition that decomposes all of the organic peroxide. After adding and kneading a second new organic peroxide which is the same as or different from the organic peroxide added at the beginning of
The device is heated while maintaining the element shape to complete the crosslinking reaction. As the second organic peroxide to be newly added, a compound having a property of decomposing at a relatively high temperature is desirable. For example, TBPH-3 is suitable for this.

また、第1図は、得られた素子中のコロイド性グラフ
ァイトの粒子およびカーボンブラックのグリフトポリマ
ーの模型図で、コロイド性グラファイト1およびカーボ
ンブラック2からグラフトポリマー3が鎖状に伸び、さ
らにこれらのグラフトポリマー3が架橋点4で網目構造
を形成している。
FIG. 1 is a model diagram of colloidal graphite particles and carbon black glift polymer in the obtained device. The graft polymer 3 extends in a chain form from the colloidal graphite 1 and carbon black 2, and Form a network structure at the cross-linking point 4.

次に、コロイド性グラファイト粉末への高分子物質の
グラフト化が起こっていることを確認するために行った
実験について説明する。
Next, an experiment performed to confirm that grafting of a polymer substance to colloidal graphite powder has occurred will be described.

コロイド性グラファイトの粒子表面にポリエチレンや
ポリプロピレンなどの結晶性高分子物質が有機過酸化物
であるDi−Cupなどを用いることにより、加算ロール混
練り過程でグラフトすることは、グラフト化物の単離が
可能であれば、それらの粒子表面の熱分解物をガスクロ
マトグラフ法で調べて確認することができるが、適当な
溶剤がないので、ここではポリエチレンやポリプロピレ
ンなどと構造類似性のある高分子物質、例えば、その構
造組成中にメチレン連鎖や3級炭素に結合した水素原子
を持つ2−エチルヘキシルメタクリレートのホモポリマ
ー(以下、P−OMAという。)を用いた間接証明でグラ
フト化を確認した。なお、コロイド性グラファイトの粉
末の表面にポリマーラジカルがグラフトする現象や、そ
のグラフト点はフェノキシラジカルの構造を持つことな
ども確かめた。
By using a crystalline polymer such as polyethylene or polypropylene on the particle surface of colloidal graphite using an organic peroxide such as Di-Cup, grafting in the process of kneading the additive rolls requires isolation of the grafted product. If possible, the thermal decomposition products on the surface of the particles can be checked by gas chromatography, but since there is no suitable solvent, here, a polymer substance having structural similarity to polyethylene or polypropylene, For example, grafting was confirmed by indirect certification using a homopolymer of 2-ethylhexyl methacrylate having a hydrogen atom bonded to a methylene chain or a tertiary carbon in its structural composition (hereinafter, referred to as P-OMA). It was also confirmed that the polymer radical was grafted on the surface of the colloidal graphite powder and that the graft point had a phenoxy radical structure.

まず、P−OMAによるグラフト化の確認を以下の方法
により実施した。
First, the confirmation of grafting by P-OMA was performed by the following method.

別途合成したP−OMAとグラファイトとを表1の配合
量で熱ロール機により混練りする。
The separately synthesized P-OMA and graphite are kneaded with a blending amount shown in Table 1 using a hot roll machine.

そして、混練り物をメチルイソブチルケトン(以下、
MIBKという。)中に分散させた後、これを4000rpm、1
時間の条件で遠心分離した後の上層液の状態を観察する
と、試料Aのみが黒色を呈し、他の試料B、Cは透明で
あった。上層液が黒色を呈しているということは、コロ
イド性グラファイトの粒子表面にP−OMAがグラフトし
たためである。つまり、Di−Cupの熱分解によって生じ
たラジカル(Ro・)は、P−OMAの3級炭素に結合して
いる水素原子などを引き抜きポリマーラジカル(P・)
を発生させる。次いで、P・は、コロイド性グラファイ
トの表面のフェノキシラジカルと反応し、コロイド性グ
ラファイトの粒子表面にグラフトする。
Then, the kneaded material is converted into methyl isobutyl ketone (hereinafter, referred to as
MIBK. After dispersing in 4,000 rpm,
Observation of the state of the upper layer solution after centrifugation under the condition of time revealed that only sample A was black, and the other samples B and C were transparent. The fact that the upper layer solution has a black color is because P-OMA is grafted on the surface of the colloidal graphite particles. That is, the radical (Ro.) Generated by the thermal decomposition of Di-Cup extracts a hydrogen atom or the like bonded to the tertiary carbon of P-OMA, and polymer radical (P.)
Generate. Then, P. reacts with phenoxy radicals on the surface of the colloidal graphite and grafts on the particle surface of the colloidal graphite.

この様にしてP−OMAがグラフトしたグラファイト
は、MIBKへの分散性が高まり、遠心分離によって沈降し
にくくなる。このことは、Di−Cupを使用してコロイド
性グラファイトをP−OMAと熱ロールで混練りすると、
P−OMAはコロイド性グラファイトの粒子表面にグラフ
トすることを実証している。
The graphite thus grafted with P-OMA has high dispersibility in MIBK and is less likely to settle by centrifugation. This means that when Di-Cup is used to knead colloidal graphite with P-OMA with a hot roll,
P-OMA has been demonstrated to graft onto colloidal graphite particle surfaces.

なお、この混練り物のグラフト化物を単離して、その
熱分解物をガスクロマトグラフ法で調べることにより、
グラフト化物がP−OMAであることも確かめることがで
きた。
By isolating the grafted product of the kneaded product and examining the thermal decomposition product by gas chromatography,
It could be confirmed that the grafted product was P-OMA.

次に、コロイド性グラファイトの粒子表面にポリマー
ラジカルがグラフトすることを裏付ける別の実験例を示
す。
Next, another experimental example that supports the grafting of polymer radicals on the surface of colloidal graphite particles will be described.

コロイド性グラファイトの粒子表面は、これまで不活
性であると言われてきた。しかし、コロイド性グラファ
イト粒子表面には活性な遊離ラジカル、すなわち不対電
子が存在し、この不対電子はポリマーラジカルと容易に
反応してグラフト化が起こるというこを見出した。例え
ば、コロイド性グラファイトの粉末1gと結晶性高分子で
あるスチレン20ccとをよくかき混ぜながら90℃で20時間
反応させ、次に、反応生成物をトルエン60ccに分散させ
る。比較のために、単にスチレン20ccのみを90℃で20時
間反応させて後、この反応生成物にコロイド性グラファ
イトの粉末1gとトルエン60ccとを混合した分散液もつく
る。そして、これらの分散液を2日間放置後、観察し
た。
The particle surface of colloidal graphite has hitherto been said to be inert. However, it has been found that active free radicals, ie, unpaired electrons, are present on the surface of the colloidal graphite particles, and the unpaired electrons readily react with the polymer radicals to cause grafting. For example, 1 g of colloidal graphite powder and 20 cc of styrene, which is a crystalline polymer, are reacted with each other at 90 ° C. for 20 hours while stirring well, and then the reaction product is dispersed in 60 cc of toluene. For comparison, only 20 cc of styrene is allowed to react at 90 ° C. for 20 hours, and then a dispersion is prepared by mixing 1 g of colloidal graphite powder and 60 cc of toluene with the reaction product. These dispersions were observed after standing for 2 days.

この結果、単に混合したものでは、すべてのコロイド
性グラファイトの粉末が沈降していたが、コロイド性グ
ラファイトの粉末とスチレントを反応させたものでは沈
降物があるのにも関わらず、上層部分はグラフファイト
の色を呈していた。そして、上層液がグラファイトの色
を呈しているということは、コロイド性グラファイトの
粒子表面の不対電子にポリスチレンラジカルが反応して
グラフト化が起こったことを裏付けるものである。
As a result, all the colloidal graphite powders settled when the mixture was simply mixed. It had a fight color. The fact that the upper layer solution exhibits the color of graphite supports the fact that polystyrene radicals react with unpaired electrons on the surface of the colloidal graphite particles to cause grafting.

以上の結果より、コロイド性グラファイトの粉末とポ
リエチレンやポリプロピレンなどの結晶性高分子とを有
機過酸化物との共存下で、熱ロールで混練りをした場
合、グラファイト粒子表面にポリマーラジカルがグラフ
トするというのは容易に類推できる。
From the above results, when a colloidal graphite powder and a crystalline polymer such as polyethylene or polypropylene are kneaded with a hot roll in the presence of an organic peroxide, a polymer radical is grafted on the graphite particle surface. This is easily analogized.

また、コロイド性グラファイトの粒子表面の酵素含有
基の主なるものは、フェノキシラジカルであるとを確認
する実験も行った。
An experiment was also conducted to confirm that the main enzyme-containing group on the surface of the colloidal graphite particles was a phenoxy radical.

まず、ここではコロイド性グラファイトとポリスチレ
ンラジカルとを反応させる目的で、重合開始剤として過
酸化ベンゾイル(以下、Bz2O2という。)とα,α′−
イゾビスイソブチロニトリル(以下、AIBNという。)と
の反応性の違いを利用した。もし、コロイド性グラファ
イトの粒子表面にフェノキシラジカルが存在すれば、AI
BNを用いた反応系では、それぞれフェノキシラジカルと
AIBNとの熱分解によって生ずる2−シアノ−2−プロピ
ルラジカルとの結合やフェノキシラジカルとポリスチレ
ンラジカルとの結合という2種の反応が競合する筈であ
るが、2−シアノ−2−プロピルラジカルが結合する
と、ポリスチレンの溶媒に対する分散性が劣る。これに
反し、Bz2O2を使用した場合には、ポリスチレンのグラ
フト化のみが進むので、コロイド分散液はより安定とな
る。ここでは、コロイド性グラファイト粉末1g、スチレ
ン20cc、Bz2O20.3gよりなる反応系およびグラファイト
粉末1g、スチレン20cc、AIBN0.2gよりなる反応系の二通
りを80℃で1時間かき混ぜながら反応させて比較した。
用いたBz2O2とAIBNは、ほとんど等しいモル数とした。
反応生成物をトルエン40ccに分散させてから5日間室温
で放置したところ、AIBN使用で得た反応生成物よりもBz
2O2使用の系の方がコロイド粒子はより安定であった。
このため、コロイド性グラファイト粒子表面にフェノキ
シラジカルが存在することが確認できた。
First, here, for the purpose of reacting colloidal graphite with polystyrene radicals, benzoyl peroxide (hereinafter referred to as Bz 2 O 2 ) as a polymerization initiator and α, α'-.
The difference in reactivity with azobisisobutyronitrile (hereinafter referred to as AIBN) was used. If phenoxy radicals exist on the surface of colloidal graphite particles, AI
In the reaction system using BN, phenoxy radical and
Two kinds of reactions, that is, the bond between the 2-cyano-2-propyl radical and the bond between the phenoxy radical and the polystyrene radical generated by thermal decomposition with AIBN should compete, but the 2-cyano-2-propyl radical binds. Then, the dispersibility of the polystyrene in the solvent is inferior. In contrast, when Bz 2 O 2 is used, only the grafting of polystyrene proceeds, so that the colloidal dispersion becomes more stable. Here, a reaction system consisting of 1 g of colloidal graphite powder, 20 cc of styrene and 0.3 g of Bz 2 O 2 and a reaction system consisting of 1 g of graphite powder, 20 cc of styrene and 0.2 g of AIBN were reacted while stirring at 80 ° C. for 1 hour. And compared.
The Bz 2 O 2 and AIBN used were almost equal in mole number.
When the reaction product was dispersed in 40 cc of toluene and allowed to stand at room temperature for 5 days, Bz was higher than that obtained using AIBN.
Colloid particles were more stable in the system using 2 O 2 .
For this reason, it was confirmed that phenoxy radicals were present on the surface of the colloidal graphite particles.

なお、以上の実験にあたり以下に示す参考資料を参照
した。
In the above experiment, the following reference materials were referred.

網目構造をもつカーボンブラック・グラフトポリマ
ー (大北ら、日本ゴム協会誌、第44巻、第1号、第63〜68
頁、1971) カーボンブラック・グラフトポリマーの電気的性質 (津端ら、新潟大学工学部研究報告、第15号,第71〜81
頁 1966) カーボンブラック・グラフトポリマー(2) (大北、ポリマーの友、第2巻、(10),第10〜17頁
1965) カーボンブラック・グラフトポリマー(3) (大北、ポリマーの友、第2巻、(11),第8〜17頁
1965) 次に、グラフト化剤として消費される有機過酸化物の
適量を確認するために行った実験について説明をする。
Carbon black graft polymer with network structure (Ohita et al., The Japan Rubber Association, Vol. 44, No. 1, 63-68
Pp. 1971) Electrical properties of carbon black graft polymer (Tsubata et al., Research Report, Faculty of Engineering, Niigata University, No. 15, 71-81
1966) Carbon black graft polymer (2) (Ohita, Tomo no Polymer, Vol. 2, (10), pp. 10-17)
1965) Carbon black graft polymer (3) (Ohita, Tomo no Polymer, Vol. 2, (11), pp. 8-17)
1965) Next, an experiment performed to confirm an appropriate amount of the organic peroxide consumed as the grafting agent will be described.

有機過酸化物には、グラフト化剤としての役割と結晶
性高分子の架橋剤としての役割とがある。しかし、コロ
イド性グラファイトの粉末やカーボンブラックの存在下
では、ポリマーラジカルがこれらの粒子表面に優先的に
グラフト反応をするので、有機過酸化物はグラフト化剤
として消費され、結晶性高分子相互の架橋は余剰の有機
過酸化物によって行われる。そこで、有機過酸化物の添
加量を適当に変化させて、混練り中の混練り物の網目形
成によるゲル生成状況を調べることにより、グラフト化
剤としての有機過酸化物の適量を知ることができる。さ
らに、混練り物の成形具合から残存する有機過酸化物の
有無を確かめることもできる。
The organic peroxide has a role as a grafting agent and a role as a crosslinking agent for the crystalline polymer. However, in the presence of colloidal graphite powder and carbon black, polymer radicals preferentially undergo a grafting reaction on the surface of these particles, so that organic peroxide is consumed as a grafting agent and the crystalline polymer Crosslinking is effected by excess organic peroxide. Therefore, by appropriately changing the addition amount of the organic peroxide and examining the state of gel formation due to network formation of the kneaded material during kneading, it is possible to know the appropriate amount of the organic peroxide as the grafting agent. . Further, the presence or absence of the remaining organic peroxide can be confirmed from the molding condition of the kneaded material.

なお、実験に用いた材料を表2、その配合量を表3に
示す。
Table 2 shows the materials used in the experiment, and Table 3 shows the blending amounts.

なお、混練り装置には、以下に示す試験用ミキシング
ロール機を用いた。
The kneading apparatus used was a test mixing roll machine described below.

ロール寸法 直径150mm×長さ300mm ロール回転数 前ロール:20回/分 後ロール25回/分 加熱方式 ダウサム油蒸気 混練り時のロール間隙 約0.5mm そして、混練り作業の手順は、次の通りである。Roll dimensions 150mm diameter x 300mm length Roll speed Front roll: 20 times / min. Roll after roll 25 times / min. It is.

ロールの表面温度を約140℃に設定する。 Set the surface temperature of the roll to about 140 ° C.

高密度ポリエチレンを規定量投入する。ベトベチし
た粘着物に溶融し、ロールに巻き付く。
A specified amount of high density polyethylene is charged. Melts into a sticky sticky substance and wraps around a roll.

グラファイト粉末を規定量投入する。金ヘラで折り
返し作業を約5分間実施する。
Charge a specified amount of graphite powder. Turn around with a gold spatula for about 5 minutes.

カーボンブラック(CB)を規定量投入する。金ヘラ
で折り返し作業を約15分間実施する。
Inject a specified amount of carbon black (CB). Turn around with a spatula for about 15 minutes.

Di−Cupを約1分かけて、金ヘラで折り返し作業し
ながら規定量を投入する。
The Di-Cup takes about 1 minute, and the specified amount is put in while turning over with a gold spatula.

金ヘラで折り返し作業をしながら、混練り物の状態
を観察する。
Observe the state of the kneaded material while folding back with a gold spatula.

そして、混練作業手順でCBを規定量投入し、金ヘラ
で折り返し作業を約15分間実施後の混練り物の状態は、
熱可塑性を十分に有し、やや粘性があるためロール表面
に付着して、折り返し作業がスムーズにできないことも
ある。この混練り物の状態を基準として、以後混練り作
業を続け、その状態変化を観察した結果を以下に示す。
なお、混練り時間は、30分で打ち切ったが、試料No.V
は、10分後にレザー状となってしまったので、混練り作
業を中止した。
Then, in the kneading operation procedure, the specified amount of CB is charged, and the state of the kneaded material after performing the folding work with the gold spatula for about 15 minutes is
Since it has sufficient thermoplasticity and is slightly viscous, it may adhere to the roll surface and the folding operation may not be performed smoothly. Based on the state of the kneaded material, the kneading operation is continued thereafter, and the result of observation of the state change is shown below.
The kneading time was cut off in 30 minutes.
Stopped kneading because the leather had turned into a leather after 10 minutes.

試料No.I(Di−Cup 0g):Di−Cupを投入せずに30分
にわたり混練り作業を続けたが、混練り物の状態は全く
変化を示さなかった。
Sample No. I (Di-Cup 0 g): The kneading operation was continued for 30 minutes without adding Di-Cup, but the state of the kneaded material did not show any change.

試料No.II(Di−Cup 2g):Di−Cupを規定量投入後、
約5分経過すると少し硬質性を呈してきたため、折り返
し作業が行い易くなった。その後の混練り物の状態に変
化を認めなかった。
Sample No. II (Di-Cup 2g): After charging a specified amount of Di-Cup,
After a lapse of about 5 minutes, the material turned slightly hard, so that the folding operation became easier. No change was observed in the state of the kneaded material thereafter.

試料No.III(Di−Cup 4g):Di−Cupを規定量投入
後、約5分経過すると少し硬質性を呈してきたため、折
り返し作業が行いやすくなった。その後、9分経過後レ
ザー状となってきたので、そのまま混練り作業を続け
た。
Sample No. III (Di-Cup 4 g): After a prescribed amount of Di-Cup was introduced, about 5 minutes later, it showed a little rigidity, so that the folding operation became easier. Then, after 9 minutes, the mixture became leathery, so the kneading operation was continued.

試料No.IV(Di−Cup 6g):di−Cupを規定量投入後、
約4分経過すると少し硬質性を呈してきたため、折り返
し作業が行い易くなった。その後、8分経過後レザー状
となってきたので、そのまま混練り作業を続けた。ただ
し、試料No.IIIよりレザー状であった。
Sample No. IV (Di-Cup 6g): After charging a specified amount of di-Cup,
After a lapse of about 4 minutes, the material turned a little hard, so that the folding operation became easier. Then, after eight minutes had passed, the mixture became leathery, so the kneading operation was continued. However, it was more leathery than Sample No. III.

試料No.V(Di−Cup 8g):Di−Cupを規定量投入後、
約4分経過するとレザー状となってきた。6分経過後に
は硬化して完全にレザー状になってしまったので、混練
り作業を中止した。
Sample No.V (Di-Cup 8g): After charging a specified amount of Di-Cup,
After about 4 minutes, it became leathery. After the lapse of 6 minutes, the mixture was cured and completely turned into a leather. Therefore, the kneading operation was stopped.

以上の結果から、Di−Cup量が4gまでは混練り物がレ
ザー状を呈しないことがわかる。このことは、導電性粒
子表面に対するポリマーラジカルの反応性が高分子間の
網状化反応に優先していることを意味している。もし、
同時に、高分子間の架橋反応が行われているとすれば、
網状化により混練り物がレザー状に変化する筈である。
しかし、Di−Cup量が4g以上になると混練り作業中にレ
ザー状態となる。このことは、導電性粒子表面へのポリ
マーラジカルの優先的反応が完了すると、余剰のDi−Cu
pが高分子間の架橋剤として作用するために混練り物の
網状化が進んでいると考えられる。
From the above results, it can be seen that the kneaded material does not exhibit a leather shape up to a Di-Cup amount of 4 g. This means that the reactivity of the polymer radical to the surface of the conductive particles has priority over the networking reaction between the polymers. if,
At the same time, if a cross-linking reaction between macromolecules is performed,
The kneaded material should change into a leather shape by reticulation.
However, when the amount of Di-Cup is 4 g or more, a leather state occurs during the kneading operation. This means that when the preferential reaction of polymer radicals to the conductive particle surface is completed, excess Di-Cu
It is considered that the network of the kneaded product is progressing because p acts as a crosslinking agent between the polymers.

以上により、グラフト化剤として必要なDi−Cup量
は、100gの導電性粒子に対して約4g前後と推察される。
これは先に述べた理論的な計算値に近い値である。
From the above, it is estimated that the amount of Di-Cup required as a grafting agent is about 4 g for 100 g of conductive particles.
This is a value close to the theoretically calculated value described above.

次に、混練り物の成形具合と残存する有機過酸化物に
ついて述べる。まず、混練り物を粉砕機により1〜5mm
程度の大きさのチップ状に粉砕して成形用の材料にす
る。成形は26tコンプレッション成形機により金型を取
り付けて行った。その時の成形作業手順を以下の〜
に示す。
Next, the molding condition of the kneaded material and the remaining organic peroxide will be described. First, the kneaded material is 1 to 5 mm
It is pulverized into chips of approximately the same size to form a material for molding. Molding was performed by attaching a mold by a 26t compression molding machine. The molding procedure at that time is as follows:
Shown in

成形材料を約5g計量する。 Weigh about 5 g of molding compound.

成形機に金型を設置して、180℃の温度に上昇させ
る。
Install the mold in the molding machine and raise the temperature to 180 ° C.

金型に成形材料を投入して、成形機で加圧(50kg/c
m2)してから5分間金型内に保持する。
Pour the molding material into the mold and pressurize with the molding machine (50kg / c
m 2 ) and then hold in mold for 5 minutes.

保持後、直ちに金型を成形機から取り出して型開き
を行う。
Immediately after the holding, the mold is taken out of the molding machine and the mold is opened.

成形具合を観察する。 Observe the molding condition.

成形具合の結果では、試料IとIIは、ほとんど成形物
が固まらなかったので、成形ができなかった。試料III
は、少し固まったが、成形品の形状は望ましいものでは
なかった。試料IVとVは、成形物が固まったので成形が
できた。
As a result of the molding condition, Samples I and II could not be molded because the molded products hardly hardened. Sample III
Was slightly hardened, but the shape of the molded product was not desirable. Samples IV and V were molded because the molded product was solidified.

以上の結果から試料IVとVには、混練り物中に有機過
酸化物が残存していて、それが結晶性高分子間の架橋に
寄与したために成形時に三次元網目構造を形成したため
と推察される。
From the above results, it is inferred that in Samples IV and V, the organic peroxide remained in the kneaded material, which contributed to the crosslinking between the crystalline polymers, and thus formed a three-dimensional network structure during molding. You.

次に、実施例について説明する。 Next, examples will be described.

実施例1 熱ロールでの混練り過程で第1、第2の有機過酸化物
をグラフト化剤および架橋剤で区別して添加し、カーボ
ンブラックやグラファイト粒子表面にポリエチレンをグ
ラフトさせ、さらに、グラフトさせたポリエチレンと、
グラフトしていないポリエチレなどとの間に架橋し、網
目を形成させた。
Example 1 During the kneading process with a hot roll, the first and second organic peroxides were separately added with a grafting agent and a cross-linking agent, and polyethylene was grafted to the surface of carbon black or graphite particles, and further grafted. Polyethylene and
Crosslinking was carried out with non-grafted polyethylene or the like to form a network.

まず、ポリエチレン(融点131℃)100gに対してファ
ーネスブラック(Vulcan XC 72)40g、グラファイト
(天然黒鉛ACP−1000)60gを加え、さらにグラフト化剤
(第1の有機過酸化物)としてDi−Cup(パークミル
D)を3g添加して熱ロールにて加熱混練りし(グラフト
化)、次に架橋剤(第2の有機過酸化物)としてTBPH−
3(パーヘキシン25B−40、濃度40%)5gを添加して混
練りし、所定の素子形状に成形した後200℃で15分の熱
処理(架橋)を行って素子を得た。
First, 40 g of furnace black (Vulcan XC 72) and 60 g of graphite (natural graphite ACP-1000) were added to 100 g of polyethylene (melting point 131 ° C.), and Di-Cup was used as a grafting agent (first organic peroxide). (Park Mill D) was added, and the mixture was heated and kneaded with a hot roll (grafting), and then used as a crosslinking agent (second organic peroxide).
5 g of 3 (perhexin 25B-40, concentration 40%) was added and kneaded, molded into a predetermined element shape, and then heat-treated (crosslinked) at 200 ° C. for 15 minutes to obtain an element.

なお、最初の混練りに際して、適量の第1の有機過酸
化物、例えばDi−Cup(パークミルD)と、第2の有機
過酸化物、例えばTBPH−3(パーヘキシン25B−40)と
を同時に添加することもできる。
At the time of the first kneading, an appropriate amount of a first organic peroxide, for example, Di-Cup (Parkmill D), and a second organic peroxide, for example, TBPH-3 (perhexin 25B-40) are simultaneously added. You can also.

第2図に示すように、実施例1で得られた素子5に端
子6を取り付けて測定した初期体積抵抗値は2.84Ωcmで
あった。また、電気抵抗値の安定性を調べるために温度
サイクル試験(150℃で15分、25℃で15分を1サイク
ル)を行ったところ初期値に対する電気抵抗値の変化率
は5サイクル後で−4.6%、10サイクル後では−3.6%で
あり安定していた。
As shown in FIG. 2, the initial volume resistivity measured by attaching the terminal 6 to the element 5 obtained in Example 1 was 2.84 Ωcm. In addition, a temperature cycle test (150 ° C. for 15 minutes, 25 ° C. for 15 minutes, one cycle) was performed to examine the stability of the electrical resistance. 4.6% and -3.6% after 10 cycles, which was stable.

比較例1 実施例1と同様であるが、グラフト化剤としてDi−Cu
pを3g加えたのみで架橋剤を添加しなかった。他の条件
は実施例1と同様にして素子を得た。得られた素子の初
期体積抵抗値は1.93Ωcmで、実施例1と同様な温度サイ
クル試験による電気抵抗値の変化率は5サイクル後で7.
6%、10サイクル後に12.9%であった。
Comparative Example 1 Same as Example 1, except that Di-Cu was used as a grafting agent.
Only 3 g of p was added, and no crosslinking agent was added. Other conditions were the same as in Example 1 to obtain a device. The initial volume resistance value of the obtained device was 1.93 Ωcm, and the change rate of the electric resistance value in the same temperature cycle test as in Example 1 was 7.
6%, 12.9% after 10 cycles.

比較例2 実施例1と同様であるが、グラフト化剤及び架橋剤を
何れも添加しなかった。他の条件は実施例1と同様にし
て素子を得た。ただし、200℃で15分の熱処理は、素子
が熱変形をするので行わなかった。得られた素子の初期
体積抵抗値は0.30Ωcm、実施例1と同様な温度サイクル
試験による電気抵抗値の変化率は5サイクル後で43.2
%、10サイクル後に61.2%であった。
Comparative Example 2 Same as Example 1 except that neither the grafting agent nor the crosslinking agent was added. Other conditions were the same as in Example 1 to obtain a device. However, the heat treatment at 200 ° C. for 15 minutes was not performed because the element thermally deformed. The initial volume resistance value of the obtained device was 0.30 Ωcm, and the change rate of the electric resistance value in the same temperature cycle test as in Example 1 was 43.2 after 5 cycles.
%, And 61.2% after 10 cycles.

比較例3 実施例1と同様であるが、カーボンブラックを使用せ
ずグラファイトのみを使用した。また有機過酸化物とし
てはDi−Cup(パークミルD)4gを最初の混練りに際し
て加えたのみである。他の条件は実施例1と同様にして
素子を得た。得られた素子の初期体積抵抗値は3.10×10
3Ωcm、で実施例と同様な温度サイクル試験による電気
抵抗値の変化率は、5サイクル後で−67.3%、10サイク
ル後には−84.8%であった。
Comparative Example 3 Same as Example 1, but using only graphite without using carbon black. As an organic peroxide, only 4 g of Di-Cup (Park Mill D) was added at the time of the first kneading. Other conditions were the same as in Example 1 to obtain a device. The initial volume resistance value of the obtained device was 3.10 × 10
At 3 Ωcm, the change rate of the electric resistance value in the same temperature cycle test as in the example was -67.3% after 5 cycles and -84.8% after 10 cycles.

そして、実施例1で得られた素子と比較例1、2で得
られた素子の温度変化に対する抵抗値変化率の特性図を
第3図に示す。この第3図に示す特性図からPTC特性発
現の後、比較例2では著しいNTC特性となり、比較例1
ではわずかにNTC特性が抑えられており、実施例1ではN
CT特性を大巾に抑えていることがわかる。
FIG. 3 shows a characteristic diagram of the rate of change of the resistance value with respect to the temperature change of the device obtained in Example 1 and the devices obtained in Comparative Examples 1 and 2. After the PTC characteristic was developed from the characteristic diagram shown in FIG.
In Example 1, the NTC characteristics were slightly suppressed.
It can be seen that the CT characteristics are greatly suppressed.

また、実施例1で得られた素子5を第4図に示すよう
に負荷7と直列に接続し、電源8より電圧Vを印加した
ときの電圧−電流静特性を第5図に示す。この第5図の
曲線Aにおいて動作点はaとなり、限流は起こらず定常
状態に落ち着く。この状態は、金属ヒューズにおける定
格電流通電時に相当する。電源電脱がV1からV2に変化す
ると、負荷線はBからCへ変動し、その瞬間動作点aは
bへ移動する。しかしI2なる電流が素子5に流れ、ジュ
ール熱による自己加熱で素子5の温度が上昇し、ある程
度の時間遅れを伴い動作点は点bから点dへ移り、最終
的に電流I′に制限される。次に、電源電圧が一定で
負荷に変動が生じた場合は、負荷線はBからDへ移動
し、動作点は点aから点bへ移動する。そして自己加熱
により、ある時間遅れの後、点bから点eへ移行し電流
I″に制限される。
Further, FIG. 5 shows a voltage-current static characteristic when the element 5 obtained in Example 1 is connected in series with a load 7 as shown in FIG. In the curve A of FIG. 5, the operating point is a, and no current limit occurs, and the operation is settled in a steady state. This state corresponds to the time when the rated current flows in the metal fuse. When changing from the power collector take off V 1 to V 2, the load line is varied from B to C, the moment the operating point a moves to b. However, a current I 2 flows through the element 5, and the temperature of the element 5 rises due to self-heating by Joule heat, and the operating point moves from the point b to the point d with a certain time delay, and finally, the current I ′ 2 Limited. Next, when the power supply voltage is constant and the load fluctuates, the load line moves from B to D, and the operating point moves from point a to point b. After a certain time delay due to self-heating, the state shifts from the point b to the point e, and is limited to the current I ″ 2 .

この様に、電源の変動や負荷の変動により回路に過電
流が流れた場合、その限流値は条件により異なるが電流
値を定格以下に制限できる。また電流が定格電流に戻る
と、動作点はふたたび点aとなり、過電流保護素子とし
て反復作用ができる。従ってこの特性を利用することで
自己復帰形過電流保護素子としての使用が可能になる。
As described above, when an overcurrent flows through a circuit due to a power supply variation or a load variation, the current limit value may vary depending on conditions, but the current value can be limited to the rated value or less. When the current returns to the rated current, the operating point becomes the point a again, and the operation can be repeated as the overcurrent protection element. Therefore, by utilizing this characteristic, it can be used as a self-recovering overcurrent protection element.

第6図は、素子5の時間−電流動特性を示し、第5図
において点bから点eへ移行し、電流I2からI″へ制
限される時の時間的変化を示したもので、I2からI″
へ制限される時間tLが限流時間である。
Figure 6 is a time of the device 5 - shows the current dynamic characteristics, those shifts from point b to the point e in FIG. 5, showing a temporal change in time is limited from the current I 2 to I "2 , I 2 to I ″ 2
The time t L limited to is the current limiting time.

実施例2 2種類のカーボンブラックを併用した例である。Example 2 This is an example in which two types of carbon black are used in combination.

ポリエチレン(1300J)100gに対してファーネスブラ
ック(Vulcan XC 72)20g、アセチレンブラック(デン
カブラック)20g、グラファイト(ACP−1000)60gを加
え、これら粒子表面へのグラフト化剤としてDi−Cup
(パークミルD)3g、架橋剤としてTBPH−3(パーヘキ
シン25B−40)を5g加えた。その他の条件は実施例1と
同様にして素子を得た。得られた素子の初期体積抵抗値
は1.68Ωcmであった。実施例1と同様な温度サイクル試
験による電気抵抗値の変化率は5サイクル後で4.5%、1
0サイクル後に5.0%であった。
20 g of furnace black (Vulcan XC 72), 20 g of acetylene black (Denka black) and 60 g of graphite (ACP-1000) are added to 100 g of polyethylene (1300J), and Di-Cup is used as a grafting agent on the surface of these particles.
(Parkmill D) 3 g, and 5 g of TBPH-3 (Perhexin 25B-40) as a crosslinking agent were added. Other conditions were the same as in Example 1 to obtain a device. The initial volume resistance value of the obtained device was 1.68 Ωcm. The change rate of the electric resistance value in the same temperature cycle test as in Example 1 was 4.5% after 5 cycles, and 1%.
It was 5.0% after 0 cycles.

実施例3 人造黒鉛を使用した例である。Example 3 This is an example using artificial graphite.

ポリエチレン(1300J)150gに対してファーネスブラ
ック(Vulcan XC 72)60g、グラファイト(人造黒鉛GA
−5)40gを加え、これら粒子表面へのグラフト化剤と
してDi−Cup(パークミルD)3g、架橋剤としてTBPH−
3(パーヘキシン25B−40)を5g加えた。その他の条件
は実施例1と同様にして素子を得た。得られた素子の初
期体積抵抗値は3.78Ωcm、実施例1と同様な温度サイク
ル試験による電気抵抗値の変化率は5サイクル後で8.7
%、10サイクル後に14.2%であった。
Furnace black (Vulcan XC 72) 60g, graphite (artificial graphite GA) for 150g of polyethylene (1300J)
-5) 40 g were added, and 3 g of Di-Cup (Parkmill D) was used as a grafting agent for these particles, and TBPH- was used as a crosslinking agent.
3 (perhexin 25B-40) was added in an amount of 5 g. Other conditions were the same as in Example 1 to obtain a device. The initial volume resistance value of the obtained device was 3.78 Ωcm, and the change rate of the electric resistance value in the same temperature cycle test as in Example 1 was 8.7 after 5 cycles.
%, 14.2% after 10 cycles.

実施例4 2種類ポリマーを混合した例である。Example 4 This is an example in which two kinds of polymers are mixed.

ポリエチレン(1300J)80g、ポリプロピレン(J900
P、融点約160℃)40gに対してファーネスブラック(Vul
can XC 72)50g、グラファイト(ACP−1000)50gを加
え、これら粒子表面へのグラフト化剤としてDi−Cup
(パークミルD)を3g、架橋剤としてTBPH−3(パーヘ
キシン25B−40)を5g加えた。その他の条件は実施例1
と同様にして素子を得た。得られた素子の初期体積抵抗
値は4.06Ωcm、実施例1と同様な温度サイクル試験によ
る電気抵抗値変化率は5サイクル後で−13.4%、10サイ
クル後に−18.7%であった。
80 g of polyethylene (1300J), polypropylene (J900
P, melting point approx. 160 ° C) 40g furnace black (Vul
50 g of can XC 72) and 50 g of graphite (ACP-1000) were added as a grafting agent to the surface of these particles.
(Parkmill D) was added in an amount of 3 g, and 5 g of TBPH-3 (perhexin 25B-40) was added as a crosslinking agent. Other conditions were the same as in Example 1.
A device was obtained in the same manner as described above. The resulting device had an initial volume resistance of 4.06 Ωcm, and the rate of change in electric resistance in the same temperature cycle test as in Example 1 was -13.4% after 5 cycles and -18.7% after 10 cycles.

実施例5 カーボンブラックとしてケッチェンブラックを使用し
た例である。
Example 5 This is an example in which Ketjen black is used as carbon black.

ポリエチレン(1300J)100gに対してケッチェンブラ
ック(EC)20g、グラファイト(ACP−1000)80gを加
え、これら粒子表面へのグラフト化剤としてDi−Cup
(パークミルD)3g、架橋剤としてTBPH−3(パーヘキ
シン25B−40)を5g加えた。その他の条件は実施例1と
同様にして素子を得た。得られた素子の初期体積抵抗値
は1.60Ωcm、実施例1と同様な温度サイクル試験による
電気抵抗値を変化率は5サイクル後で14.2%、10サイク
ル後に18.6%であった。
20 g of Ketjen Black (EC) and 80 g of graphite (ACP-1000) are added to 100 g of polyethylene (1300J), and Di-Cup is used as a grafting agent on the surface of these particles.
(Parkmill D) 3 g, and 5 g of TBPH-3 (Perhexin 25B-40) as a crosslinking agent were added. Other conditions were the same as in Example 1 to obtain a device. The initial volume resistance value of the obtained device was 1.60 Ωcm, and the change rate of the electric resistance value in the same temperature cycle test as in Example 1 was 14.2% after 5 cycles and 18.6% after 10 cycles.

実施例6 結晶性高分子物質としてポリエステルを使用した例で
ある。
Example 6 This is an example in which polyester is used as a crystalline polymer substance.

ポリエステル(ポリヘキサメチレンテレフタレート、
融点146℃)100gに対してファーネスブラック(Vulcan
XC 72)40g、グラファイト(ACP−1000)50gを加え、
これら粒子表面へのグラフト化剤としてDi−Cup(パー
クミルD)2g、架橋剤としてTBPH−3(パーヘキシン25
B−40)を5g加えた。その他の条件は実施例1と同様に
して素子を得た。得られた素子の初期体積抵抗値は2.44
Ωcm、実施例1と同様な温度サイクル試験による電気抵
抗値の変化率は5サイクル後で9.1%、10サイクル後に
5.4%であった。
Polyester (polyhexamethylene terephthalate,
Furnace black (Vulcan, melting point 146 ° C)
XC 72) 40g, graphite (ACP-1000) 50g was added,
2 g of Di-Cup (Parkmill D) as a grafting agent on the surface of these particles and TBPH-3 (perhexin 25) as a crosslinking agent
B-40) was added in an amount of 5 g. Other conditions were the same as in Example 1 to obtain a device. The initial volume resistance value of the obtained device was 2.44.
Ωcm, the change rate of the electrical resistance value by the same temperature cycle test as in Example 1 was 9.1% after 5 cycles, and after 10 cycles.
It was 5.4%.

実施例7 グラフト化剤及び架橋剤として有機過酸化物を最初に
加え、あとから追加しない例である。
Example 7 This is an example in which an organic peroxide is added first as a grafting agent and a crosslinking agent, and is not added later.

ポリエチレン(1300J)100gに対してファーネスブラ
ック(Vulcan XC 72)40g、グラファイト(ACP−100
0)60gを加え、これら粒子表面へのグラフト化剤及びポ
リマー相互の架橋剤としてDi−cup(パークミルD)6g
を加えた。熱ロールにて加熱混練りし、新たに架橋剤を
加えることなく引続き所定の素子形状に形成した後、20
0℃で15分の熱処理を行い素子を得た。得られた素子の
初期体積抵抗値は5.24Ωcm、実施例1と同様な温度サイ
クル試験による電気抵抗値の変化率は5サイクル後で1
2.2%、10サイクル後に19.8%であった。
40 g of furnace black (Vulcan XC 72) and graphite (ACP-100) per 100 g of polyethylene (1300J)
0) 60 g was added, and 6 g of Di-cup (Park Mill D) was used as a grafting agent for the surface of these particles and a cross-linking agent between the polymers.
Was added. After heating and kneading with a hot roll and continuing to form a predetermined element shape without adding a new crosslinking agent,
Heat treatment was performed at 0 ° C. for 15 minutes to obtain a device. The initial volume resistance value of the obtained device was 5.24 Ωcm, and the rate of change of the electric resistance value in the same temperature cycle test as in Example 1 was 1 after 5 cycles.
2.2% and 19.8% after 10 cycles.

実施例8 2種類のカーボンブラックと2種類のポリマーを混合
した例である。
Example 8 This is an example in which two types of carbon black and two types of polymers are mixed.

ポリエチレン(1300J)120g、ポリプロピレン(J900
P)30gに対し、グラファイト(天然黒鉛ACP−100)60
g、ファーネスブラック(Vulcan XC 72)20g、ケッチ
ェンブラック(EC)20gを加え、これらの粒子表面への
グラフト化剤してDi−Cup(パークミルD)3g、架橋剤
としてTBPH(パーヘキシン25B−40)を5g加えた。
120 g of polyethylene (1300J), polypropylene (J900
P) 30g, graphite (natural graphite ACP-100) 60
g, furnace black (Vulcan XC 72) 20 g and Ketjen black (EC) 20 g, Di-Cup (Parkmill D) 3 g as a grafting agent on the surface of these particles, and TBPH (Perhexin 25B-40) as a crosslinking agent 5) was added.

その他の条件は実施例1と同様にして素子を得た。得
られた素子の初期体積抵抗値は5.78Ωcm、実施例1と同
様な温度サイクル試験による電気抵抗値の変化率は、5
サイクル後に7.4%、10サイクル後に8.3%であった。
Other conditions were the same as in Example 1 to obtain a device. The obtained element had an initial volume resistance of 5.78 Ωcm, and the rate of change of the electric resistance in the same temperature cycle test as in Example 1 was 5
It was 7.4% after 10 cycles and 8.3% after 10 cycles.

実施例9 3種類のカーボンブラックと2種類のポリマーを混合
した例である。
Example 9 This is an example in which three types of carbon black and two types of polymers are mixed.

ポリエチレン(1300J)120g、ポリプロピレン(J900
P)30gに対してファーネスブラック(Vulcan XC 72)1
0g、アセチレンブラック(デンカブラック)10g、ケッ
チェンブラック(EC)20g、グラファイト(天然黒鉛ACP
−1000)60gを加え、これらの粒子表面へのグラフト化
剤してDi−Cup(パークミルD)3g、架橋剤としてTBPH
(パーヘキシン25B−40)を5g加えた。その他の条件は
実施例1と同様にして素子を得た。得られた素子の初期
体積抵抗値は2.99Ωcm、実施例1と同様な温度サイクル
試験による電気抵抗値の変化率は、5サイクル後に8.9
%、10サイクル後に9.0%であった。
120 g of polyethylene (1300J), polypropylene (J900
P) Furnace black (Vulcan XC 72) 1 for 30g
0 g, acetylene black (Denka black) 10 g, Ketjen black (EC) 20 g, graphite (natural graphite ACP
-1000) 60 g, and 3 g of Di-Cup (Park Mill D) as a grafting agent on the surface of these particles, and TBPH as a crosslinking agent.
5 g of (perhexin 25B-40) was added. Other conditions were the same as in Example 1 to obtain a device. The obtained element had an initial volume resistance value of 2.99 Ωcm, and the rate of change of the electric resistance value in the same temperature cycle test as in Example 1 was 8.9 after 5 cycles.
%, 9.0% after 10 cycles.

なお、実施例1ないし9および比較例1ないし3の配
合比、実施例および比較例の初期体積抵抗値、抵抗値変
化率などの測定結果、並びに実施例および比較例に用い
られた材料の性状などについては、それらの一覧表を別
紙表4ないし表6に示す。
In addition, the mixing ratio of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3, the measurement results such as the initial volume resistance value and the rate of change of the resistance value of Examples and Comparative Examples, and the properties of the materials used in Examples and Comparative Examples Tables 4 and 6 for these are shown in the attached Tables 4 to 6.

そして、表5において、比較例1の抵抗値の変化率は
実施例の数例よりも良いが、比較例1は、第3図に示し
ているようにPTC現象の発現後さらに温度を上げるとNTC
現象が発現する。このことは、過電流保護素子としての
限流特性が著しく低下することになる。なお、この現象
は比較例2についても同様である。
In Table 5, the rate of change of the resistance value of Comparative Example 1 is better than that of several examples, but in Comparative Example 1, as shown in FIG. NTC
The phenomenon appears. This means that the current limiting characteristic of the overcurrent protection element is significantly reduced. This phenomenon is the same for Comparative Example 2.

また、表5において、比較例2の抵抗値が低いのは、
有機過酸化物を添加しなかったので、コロイド性グラフ
ァイトやカーボンブラックに結晶性高分子物質のグラフ
ト化が行われず、そのために分散性が悪く、結晶性高分
子物質中に粉体の凝集体が存在するためである。このこ
とは、温度サイクルによる初期抵抗値の変化率によって
裏付けられる。
In Table 5, the reason why the resistance value of Comparative Example 2 is low is that
Since no organic peroxide was added, the grafting of the crystalline polymer to colloidal graphite or carbon black was not performed, and therefore, the dispersibility was poor, and the aggregates of the powder in the crystalline polymer were poor. Because it exists. This is supported by the rate of change of the initial resistance value due to the temperature cycle.

さらに、表5において、比較例3は初期体積抵抗値が
極めて高い。これはカーボンブラックが配合されていな
いためであり、さらに比較例3は抵抗値の変化率も高い
値を示している。
Further, in Table 5, Comparative Example 3 has an extremely high initial volume resistance value. This is because carbon black was not blended, and Comparative Example 3 also showed a high rate of change in resistance.

(発明の効果) 本発明によれば、コロイド性グラファイトとカーボン
ブラックとを結晶性高分子物質中に加えた混合物に、ゲ
ル生成が生じず結晶性高分子物質に不対電子を与えて生
成されるポリマーラジカルがコロイド性グラファイトお
よびカーボンブラックの粒子表面の遊離ラジカル反応点
の数に対応する量となる量以上の有機過酸化物を添加す
るため、例えばミキシングロールなどにより有機過酸化
物の熱分解温度以上で加熱混練しても、有機過酸化物は
結晶性高分子間の架橋剤として作用することなく、生成
したポリマーラジカルがコロイド性グラファイトやカー
ボンブラックの表面へのグラフト化剤として優先的に反
応し、この結晶性高分子物質の一部がコロイド性グラフ
ァイトおよびカーボンブラックの粒子表面へグラフト化
し、コロイド性グラファイトおよびカーボンブラックの
粉体と結晶性高分子物質との相溶性が向上でき、結晶性
高分子物質中に均一に分散でき、過電流保護素子として
抵抗値のばらつきの極めて少ない素子が得られ、混練り
を終えた段階で結晶性高分子間を架橋することにより、
コロイド性グラファイトやカーボンブラックの粒子を組
み入れた三次元網目構造が形成され、PTC現象を繰り返
し発現(限流動作)させても各導電性粒子の秩序を初期
の状態に復帰することができるので、抵抗値が元の値に
安定して回復できるとともに、網目構造であるために、
結晶性高分子の溶融領域での素子形状を保持でき、PTC
現象後のNTC現象を抑えることができる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, gels are not generated in a mixture of colloidal graphite and carbon black added to a crystalline polymer substance, and the mixture is formed by giving unpaired electrons to the crystalline polymer substance. The amount of organic peroxide added is equal to the number of free radical reaction points on the surface of colloidal graphite and carbon black particles. The organic peroxide does not act as a cross-linking agent between crystalline polymers even when heated and kneaded at a temperature above the temperature, and the generated polymer radicals are preferentially used as a grafting agent on the surface of colloidal graphite or carbon black. React, and a part of this crystalline polymer material is grafted on the particle surface of colloidal graphite and carbon black, Improved compatibility between colloidal graphite and carbon black powder and crystalline polymer material, uniform dispersion in crystalline polymer material, and element with extremely small variation in resistance value as overcurrent protection element. By being cross-linked between the crystalline polymers at the stage after the kneading,
Since a three-dimensional network structure incorporating colloidal graphite and carbon black particles is formed, the order of each conductive particle can be returned to the initial state even if the PTC phenomenon is repeatedly developed (current limiting operation), Because the resistance value can stably recover to the original value and has a mesh structure,
PTC can maintain the element shape in the crystalline region of crystalline polymer
The NTC phenomenon after the phenomenon can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の方法によって得られた素子中のコロイ
ド性グラファイトの粒子およびカーボンブラックのグラ
フトポリマーの模型図、第2図は本発明の方法によって
得られた素子の斜視図、第3図は同上素子の温度−抵抗
値変化率曲線図、第4図は同上素子を用いた回路図、第
5図は同上素子の電流−電圧曲線図、第6図は同上電流
−時間曲線図である。
FIG. 1 is a schematic view of a colloidal graphite particle and a carbon black graft polymer in a device obtained by the method of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of the device obtained by the method of the present invention. FIG. 4 is a temperature-resistance change rate curve of the same element, FIG. 4 is a circuit diagram using the same element, FIG. 5 is a current-voltage curve of the same element, and FIG. 6 is a current-time curve of the same. .

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】コロイド性グラファイトと、アセチレンブ
ラック、ケッチェンブラックおよび高ストラクチャーを
有するファーネスブラックの少なくともいずれか1種よ
りなるカーボンブラックと、少なくとも1種以上の結晶
性高分子物質とよりなる混合物に、ゲル生成が生じない
量で前記結晶性高分子物質に不対電子を与えて生成され
るポリマーラジカルが前記コロイド性グラファイトおよ
び前記カーボンブラックの粒子表面の遊離ラジカル反応
点の数に対応する量となる量以上の有機過酸化物を添加
し、 この有機過酸化物の分解温度以上に加熱しつつ強制的に
混練りし、ポリマーラジカルを生成させ、このポリマー
ラジカルを前記コロイド性グラファイトおよび前記カー
ボンブラックの粒子表面にグラフトさせて、前記コロイ
ド性グラファイトおよび前記カーボンブラックに前記結
晶性高分子物質が結合した構造を有するグラフト化物を
生成して、このグラフト化物が前記結晶性高分子物質中
に略均一に分散した混練り物を形成し、 この混練り物を所定の形状に成形して成形物を形成し、 この成形物を加熱して前記ポリマーラジカルの生成に関
与しなかった前記有機過酸化物の残部を加熱分解させ
て、前記グラフト化物と前記結晶性高分子物質との間お
よび前記結晶性高分子物質間に架橋構造を形成する ことを特徴とするグラフト化法による自己復帰形過電流
保護素子の製造方法。
1. A mixture comprising colloidal graphite, carbon black comprising at least one of acetylene black, Ketjen black and furnace black having a high structure, and at least one or more crystalline polymer substances. An amount corresponding to the number of free radical reaction points on the surface of the particles of the colloidal graphite and the carbon black, wherein polymer radicals generated by giving unpaired electrons to the crystalline polymer material in an amount that does not cause gel formation are generated. A certain amount or more of an organic peroxide is added, and the mixture is forcibly kneaded while heating to a temperature equal to or higher than the decomposition temperature of the organic peroxide to generate polymer radicals, and the polymer radicals are mixed with the colloidal graphite and the carbon black. Grafted onto the particle surface of A grafted product having a structure in which the crystalline polymer substance is bonded to the carbon black and the carbon black to form a kneaded product in which the grafted product is substantially uniformly dispersed in the crystalline polymer substance; The kneaded product is molded into a predetermined shape to form a molded product, and the molded product is heated to thermally decompose the remaining organic peroxide that did not participate in the generation of the polymer radical, and the grafted product and the A method for producing a self-recovering overcurrent protection element by a grafting method, wherein a crosslinked structure is formed between the crystalline polymer substance and the crystalline polymer substance.
【請求項2】コロイド性グラファイトと、アセチレンブ
ラック、ケッチェンブラックおよび高ストラクチャーを
有するファーネスブラックの少なくともいずれか1種よ
りなるカーボンブラックと、少なくとも1種以上の結晶
性高分子物質とよりなる混合物に、ゲル生成が生じない
量で前記結晶性高分子物質に不対電子を与えて生成され
るポリマーラジカルが前記コロイド性グラファイトおよ
び前記カーボンブラックの粒子表面の遊離ラジカル反応
点の数に対応する量となる量以上の第1の有機過酸化物
を添加し、 この第1の有機過酸化物の分解温度以上に加熱しつつ強
制的に混練りし、ポリマーラジカルを生成させ、このポ
リマーラジカルを前記コロイド性グラファイトおよび前
記カーボンブラックの粒子表面にグラフトさせて、前記
コロラド性グラファイトおよび前記カーボンブラックに
前記結晶性高分子物質が結合した構造を有するグラフト
化物を生成して、このグラフト化物が前記結晶性高分子
物質中に略均一に分散した混練り物を形成し、 この混練り物に第2の有機過酸化物を加えた後に所定の
形状に成形して成形物を形成し、 この成形物を加熱して前記第2の有機過酸化物を加熱分
解させて、前記グラフト化物と前記結晶性高分子物質と
の間および前記結晶性高分子物質間に架橋構造を形成す
る ことを特徴とするグラフト化法による自己復帰形過電流
保護素子の製造方法。
2. A mixture comprising colloidal graphite, carbon black comprising at least one of acetylene black, Ketjen black and furnace black having a high structure, and at least one or more crystalline polymer substances. An amount corresponding to the number of free radical reaction points on the particle surfaces of the colloidal graphite and the carbon black, wherein polymer radicals generated by giving unpaired electrons to the crystalline polymer in an amount that does not cause gel formation are generated. A certain amount or more of the first organic peroxide is added, and the mixture is forcibly kneaded while being heated to a temperature not lower than the decomposition temperature of the first organic peroxide to generate polymer radicals. Grafted on the surface of the particles of crystalline graphite and carbon black, To produce a grafted product having a structure in which the crystalline polymer is bonded to the crystalline graphite and the carbon black, to form a kneaded product in which the grafted product is substantially uniformly dispersed in the crystalline polymer. After adding a second organic peroxide to the kneaded product, the mixture is molded into a predetermined shape to form a molded product, and the molded product is heated to thermally decompose the second organic peroxide, A method for producing a self-recovering overcurrent protection element by a grafting method, comprising forming a crosslinked structure between a grafted product and the crystalline polymer substance and between the crystalline polymer substances.
【請求項3】第2の有機過酸化物は、第1の有機過酸化
物と同一の物質であることを特徴とする特許請求の範囲
第2項に記載のグラフト化法による自己復帰形過電流保
護素子の製造方法。
3. The self-recoverable peroxide prepared by a grafting method according to claim 2, wherein the second organic peroxide is the same substance as the first organic peroxide. A method for manufacturing a current protection element.
【請求項4】第2の有機過酸化物は、第1の有機過酸化
物よりも高温において安定な物質である ことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載のグラフ
ト化法による自己復帰形過電流保護素子の製造方法。
4. The method according to claim 2, wherein the second organic peroxide is a substance that is more stable at a higher temperature than the first organic peroxide. Manufacturing method of reset type overcurrent protection element.
【請求項5】コロイド性グラファイトと、アセチレンブ
ラック、ケッチェンブラックおよび高ストラクチャーを
有するファーネスブラックの少なくともいずれか1種よ
りなるカーボンブラックと、少なくとも1種以上の結晶
性高分子物質とよりなる混合物に、ゲル生成が生じない
量で前記結晶性高分子物質に不対電子を与えて生成され
るポリマーラジカルが前記コロイド性グラファイトおよ
び前記カーボンブラックの粒子表面の遊離ラジカル反応
点の数に対応する量となる量以上の有機過酸化物を添加
し、 この有機過酸化物の分解温度以上に加熱しつつ強制的に
混練りし、ポリマーラジカルを生成させ、このポリマー
ラジカルを前記コロイド性グラファイトおよび前記カー
ボンブラックの粒子表面にグラフトさせて、前記コロイ
ド性グラファイトおよび前記カーボンブラックに前記結
晶性高分子物質が結合した構造を有するグラフト化物を
生成して、このグラフト化物が前記結晶性高分子物質中
に略均一に分散した混練り物を形成し、 この成形物に放射線を照射して前記グラフト化物と前記
結晶性高分子物質との間および前記結晶性高分子物質間
に架橋構造を形成する ことを特徴とするグラフト化法による自己復帰形過電流
保護素子の製造方法。
5. A mixture comprising colloidal graphite, carbon black composed of at least one of acetylene black, Ketjen black and furnace black having a high structure, and at least one crystalline polymer substance. An amount corresponding to the number of free radical reaction points on the surface of the particles of the colloidal graphite and the carbon black, wherein polymer radicals generated by giving unpaired electrons to the crystalline polymer material in an amount that does not cause gel formation are generated. A certain amount or more of an organic peroxide is added, and the mixture is forcibly kneaded while heating to a temperature equal to or higher than the decomposition temperature of the organic peroxide to generate polymer radicals, and the polymer radicals are mixed with the colloidal graphite and the carbon black. Grafted onto the particle surface of A graft having a structure in which the crystalline polymer substance is bonded to the carbon black and the carbon black to form a kneaded substance in which the graft substance is substantially uniformly dispersed in the crystalline polymer substance; Self-recovering type overcurrent protection element by a grafting method, comprising irradiating a product with radiation to form a crosslinked structure between the grafted product and the crystalline polymer material and between the crystalline polymer material. Manufacturing method.
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