JP3001889B2 - ポリマーｐｔｃ素子 - Google Patents
ポリマーｐｔｃ素子Info
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- JP3001889B2 JP3001889B2 JP63004087A JP408788A JP3001889B2 JP 3001889 B2 JP3001889 B2 JP 3001889B2 JP 63004087 A JP63004087 A JP 63004087A JP 408788 A JP408788 A JP 408788A JP 3001889 B2 JP3001889 B2 JP 3001889B2
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- Japan
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- polymer
- ptc element
- polymer ptc
- conductive
- resistance
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
- H01C7/027—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient consisting of conducting or semi-conducting material dispersed in a non-conductive organic material
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- Dispersion Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
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- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、昇温時特定の温度領域で急激に抵抗値が増
大する特性、即ち、PTC（Positive Temperature Coeffi
cient）特性を有するポリマーPTC素子に関する。
大する特性、即ち、PTC（Positive Temperature Coeffi
cient）特性を有するポリマーPTC素子に関する。
（従来の技術） 近年、結晶性ポリマーに導電性粒子を均一に分散させ
た導電性ポリマー組成物からなるPTC特性をもったポリ
マーPTC素子がセラミック系PTC素子を使用することがで
きない技術分野へ適用されつつある。
た導電性ポリマー組成物からなるPTC特性をもったポリ
マーPTC素子がセラミック系PTC素子を使用することがで
きない技術分野へ適用されつつある。
これは、上述したポリマーPTC素子がセラミック系PTC
素子に比べ固有抵抗が低く、熱容量も小さいことによる
ものである。
素子に比べ固有抵抗が低く、熱容量も小さいことによる
ものである。
このようなポリマーPTC素子におけるPTC特性は、基質
となる結晶性ポリマーが、その融点において結晶質から
非晶質に変化する際に示す急激な体積膨脹に起因して、
この結晶性ポリマー中に分散させた導電性粒子間の間隔
が広げられることにより発現される。
となる結晶性ポリマーが、その融点において結晶質から
非晶質に変化する際に示す急激な体積膨脹に起因して、
この結晶性ポリマー中に分散させた導電性粒子間の間隔
が広げられることにより発現される。
そして、このポリマーPTC素子は、導電性ポリマー組
成物が急激に電気抵抗を増大する温度以下では固有抵抗
も低く、導電体となっているが、過電流状態では自己発
熱によって急激にその温度が上昇しいわゆるスイッチン
グ温度となり、電流を制限して、このポリマーPTC素子
が用いられている機器を過電流による破壊から保護する
作用をする。
成物が急激に電気抵抗を増大する温度以下では固有抵抗
も低く、導電体となっているが、過電流状態では自己発
熱によって急激にその温度が上昇しいわゆるスイッチン
グ温度となり、電流を制限して、このポリマーPTC素子
が用いられている機器を過電流による破壊から保護する
作用をする。
しかしながら、上述した従来のポリマーPTC素子にお
いては、そのPTC特性が結晶性ポリマーの膨脹、収縮を
利用しているものであるため、このポリマーPTC素子に
対する度重なるヒートサイクル試験を行うと、その抵抗
値が徐々に増加してしまい、この結果、使用時のスイッ
チング回数が多く高い信頼性が要求される技術分野にこ
のポリマーPTC素子を用いることができないという問題
がある。
いては、そのPTC特性が結晶性ポリマーの膨脹、収縮を
利用しているものであるため、このポリマーPTC素子に
対する度重なるヒートサイクル試験を行うと、その抵抗
値が徐々に増加してしまい、この結果、使用時のスイッ
チング回数が多く高い信頼性が要求される技術分野にこ
のポリマーPTC素子を用いることができないという問題
がある。
（発明が解決しようとする課題） 上述したように従来のポリマーPTC素子においては、
度重なるヒートサイクルに対して抵抗値が不安定である
という問題がある。
度重なるヒートサイクルに対して抵抗値が不安定である
という問題がある。
そこで、本発明は、度重なるヒートサイクルに対して
も常に安定した抵抗値を保持し得ることに加えて、機械
的強度及び耐熱性の点でも優れた特性を有し、実用価値
の高いポリマーPTC素子を提供することを目的とするも
のである。
も常に安定した抵抗値を保持し得ることに加えて、機械
的強度及び耐熱性の点でも優れた特性を有し、実用価値
の高いポリマーPTC素子を提供することを目的とするも
のである。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のポリマーPTC素子は、ポリエチレン，ポリプ
ロピレン，ポリフッ化ビニリデン，ポリ塩化ビニル，ポ
リ酢酸ビニル，アイオノマー樹脂又はこれらの共重合体
のいずれかひとつであって、ゴム材料を含まないポリマ
ーと、このポリマーに混練したカーボンブラック10乃至
50wt％からなる導電性物質と、長さと直径のアスペクト
比が10以上の繊維状若しくはリン片状のチタン酸カリウ
ム若しくはグラスファイバ５乃至25wt％からなる非導電
性無機質添加物とを含むことを特徴とするものである。
ロピレン，ポリフッ化ビニリデン，ポリ塩化ビニル，ポ
リ酢酸ビニル，アイオノマー樹脂又はこれらの共重合体
のいずれかひとつであって、ゴム材料を含まないポリマ
ーと、このポリマーに混練したカーボンブラック10乃至
50wt％からなる導電性物質と、長さと直径のアスペクト
比が10以上の繊維状若しくはリン片状のチタン酸カリウ
ム若しくはグラスファイバ５乃至25wt％からなる非導電
性無機質添加物とを含むことを特徴とするものである。
（作 用） 以下に上記構成のポリマーPTC素子の作用を説明す
る。
る。
このポリマーPTC素子によれば、前記ポリマーに、カ
ーボンブラック10乃至50wt％からなる導電性物質と、長
さと直径のアスペクト比が10以上の繊維状若しくはリン
片状のチタン酸カリウム若しくはグラスファイバ５乃至
25wt％からなる非導電性無機質添加物とを混練したもの
であるから、前記カーボンブラック及び非導電性物質の
混練により軟化点付近でのポリマーの熱膨張が抑制さ
れ、これにより抵抗値が安定する。
ーボンブラック10乃至50wt％からなる導電性物質と、長
さと直径のアスペクト比が10以上の繊維状若しくはリン
片状のチタン酸カリウム若しくはグラスファイバ５乃至
25wt％からなる非導電性無機質添加物とを混練したもの
であるから、前記カーボンブラック及び非導電性物質の
混練により軟化点付近でのポリマーの熱膨張が抑制さ
れ、これにより抵抗値が安定する。
また、非導電性無機質添加物による補強作用でこのポ
リマーPTC素子の機械的強度及び耐熱性も良好となる。
リマーPTC素子の機械的強度及び耐熱性も良好となる。
（実施例） 以下に本発明の実施例を詳細に説明する。
本実施例のポリマーPTC素子は、ポリマーと、導電性
物質と、非導電性無機質添加物を同時に混練することに
より構成したものである。
物質と、非導電性無機質添加物を同時に混練することに
より構成したものである。
前記ポリマーとしては、ポリエチレン，ポリプロピレ
ン，ポリフッ化ビニリデン，ポリ塩化ビニル，ポリ酢酸
ビニル，アイオノマー樹脂又はこれらの共重合体のいず
れかひとつであって、ゴム材料を含まないものを用い
る。
ン，ポリフッ化ビニリデン，ポリ塩化ビニル，ポリ酢酸
ビニル，アイオノマー樹脂又はこれらの共重合体のいず
れかひとつであって、ゴム材料を含まないものを用い
る。
また、前記導電性物質としてはカーボンブラックや金
属等の粉末を用いる。
属等の粉末を用いる。
前記非導電性無機質添加物としては、繊維状又はリン
片状のチタン酸カリウム又はグラスファイバを用いる。
片状のチタン酸カリウム又はグラスファイバを用いる。
以下、具体例に従って説明する。
（具体例１） ポリエチレン54wt％、導電性物質であるカーボンブラ
ック35wt％、非導電性物質であるチタン酸カリウムの長
さ10乃至20μm,直径0.2乃至0.5μｍのもの（アスペクト
比10以上）を10wt％、架橋剤1wt％を、熱ロール，ニー
ダ又は射出成型機等を用いて混練、成型し、所定形状の
ポリマーPTC素子を得た。そして、このポリマーPTC素子
の両端にNi箔を熱圧着して電極部を形成した。このよう
なポリマーPTC素子のチタン酸カリウムの添加量別のヒ
ートサイクル試験結果を第１表に示す。
ック35wt％、非導電性物質であるチタン酸カリウムの長
さ10乃至20μm,直径0.2乃至0.5μｍのもの（アスペクト
比10以上）を10wt％、架橋剤1wt％を、熱ロール，ニー
ダ又は射出成型機等を用いて混練、成型し、所定形状の
ポリマーPTC素子を得た。そして、このポリマーPTC素子
の両端にNi箔を熱圧着して電極部を形成した。このよう
なポリマーPTC素子のチタン酸カリウムの添加量別のヒ
ートサイクル試験結果を第１表に示す。
この場合に試験条件は16Vの電圧を10秒間ON,30秒間OF
Fのサイクルで印加した。
Fのサイクルで印加した。
尚、第１表中の＋，−を付した数値は抵抗変化率を示
すものである。
すものである。
また、上述したカーボンブラックの含有量としては、
10wt％乃至50wt％の範囲で選択でき、この含有量が10wt
％より少ないとPTC素子の抵抗値が高くなってしまい、
また、50wt％よりも多いと充分な混練ができない。
10wt％乃至50wt％の範囲で選択でき、この含有量が10wt
％より少ないとPTC素子の抵抗値が高くなってしまい、
また、50wt％よりも多いと充分な混練ができない。
さらに、非導電性無機質添加物としてのチタン酸カリ
ウムの含有量としては、5wt％乃至25wt％の範囲で選択
でき、この含有量が5wt％より少ないと添加効果がほと
んどなくなってしまい、又、25wt％より多いとポリマー
PTC素子の抵抗変化率が大きくなってしまう。
ウムの含有量としては、5wt％乃至25wt％の範囲で選択
でき、この含有量が5wt％より少ないと添加効果がほと
んどなくなってしまい、又、25wt％より多いとポリマー
PTC素子の抵抗変化率が大きくなってしまう。
（具体例２） ポリエチレン54wt％，カーボンブラック35wt％，グラ
スファイバの長さ30乃至100μm,直径２乃至３μｍのも
の（アスペクト比10以上）を10wt％、架橋剤1wt％を、
熱ロール，ニーダ又は射出成型機等を用いて混練、成型
し、所定形状のポリマーPTC素子を得た。そして、この
ポリマーPTC素子の両端にNi箔を熱圧着して電極部を形
成した。このようなポリマーPTC素子及び具体例１にお
けるポリマーPTC素子のヒートサイクル試験結果を第２
表に示す。
スファイバの長さ30乃至100μm,直径２乃至３μｍのも
の（アスペクト比10以上）を10wt％、架橋剤1wt％を、
熱ロール，ニーダ又は射出成型機等を用いて混練、成型
し、所定形状のポリマーPTC素子を得た。そして、この
ポリマーPTC素子の両端にNi箔を熱圧着して電極部を形
成した。このようなポリマーPTC素子及び具体例１にお
けるポリマーPTC素子のヒートサイクル試験結果を第２
表に示す。
尚、第２表中、の＋，−を付した数値は抵抗変化率を
示すものである。
示すものである。
第１表、第２表に示す試験結果から明らかなように、
例えばチタン酸カリウム10wt％を含むポリマーPTC素子
は、カーボンブラック及びチタン酸カリウムの混練によ
りマイクロクラック等が発生しにくく、軟化点付近での
ポリマーの熱膨脹が抑制されヒートサイクル１回、100
回、10000回の各場合について非導電性無機質添加物の
ないものに比べ抵抗変化率が小さく、安定した抵抗値を
呈する。特に、10000回のヒートサイクルの場合には抵
抗変化率が大幅に小さく、既述したようなスイッチング
回数が多く高い信頼性が要求される技術分野に好適とな
る。
例えばチタン酸カリウム10wt％を含むポリマーPTC素子
は、カーボンブラック及びチタン酸カリウムの混練によ
りマイクロクラック等が発生しにくく、軟化点付近での
ポリマーの熱膨脹が抑制されヒートサイクル１回、100
回、10000回の各場合について非導電性無機質添加物の
ないものに比べ抵抗変化率が小さく、安定した抵抗値を
呈する。特に、10000回のヒートサイクルの場合には抵
抗変化率が大幅に小さく、既述したようなスイッチング
回数が多く高い信頼性が要求される技術分野に好適とな
る。
また、グラスファイバ10wt％を含むポリマーPTC素子
の場合も、具体例１の場合と同様な理由により、ヒート
サイクル１回、10000回の各場合について非導電性無機
質添加物のないものに比べ抵抗変化率が小さく、この場
合も、スイッチング回数が多く高い信頼性が要求される
技術分野に好適である。
の場合も、具体例１の場合と同様な理由により、ヒート
サイクル１回、10000回の各場合について非導電性無機
質添加物のないものに比べ抵抗変化率が小さく、この場
合も、スイッチング回数が多く高い信頼性が要求される
技術分野に好適である。
さらに、上述した具体例1,2の各ポリマーPTC素子は、
ポリエチレンに対する非導電性無機質添加物としてのチ
タン酸カリウムの混練又はポリエチレンに対する非導電
性無機質添加物としてのグラスファイバの混練により、
これら非導電性無機質添加物による補強作用で引張強度
等の機械的強度、耐熱性の向上を図ることが可能とな
り、この点からも高い信頼性が得られる。
ポリエチレンに対する非導電性無機質添加物としてのチ
タン酸カリウムの混練又はポリエチレンに対する非導電
性無機質添加物としてのグラスファイバの混練により、
これら非導電性無機質添加物による補強作用で引張強度
等の機械的強度、耐熱性の向上を図ることが可能とな
り、この点からも高い信頼性が得られる。
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、
その要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
その要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
［発明の効果］ 以上詳述した本発明によれば、安定した抵抗値を常に
保持し得るとともに機械的強度及び耐熱性も良好で高い
信頼性が要求される技術分野に適用可能なポリマーPTC
素子を提供することができる。
保持し得るとともに機械的強度及び耐熱性も良好で高い
信頼性が要求される技術分野に適用可能なポリマーPTC
素子を提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 信夫 東京都中央区日本橋１丁目13番１号 テ ィーディーケイ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭47−40189（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−23543（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−87694（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−302501（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−132948（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリフッ
化ビニリデン，ポリ塩化ビニル，ポリ酢酸ビニル，アイ
オノマー樹脂又はこれらの共重合体のいずれかひとつで
あって、ゴム材料を含まないポリマーと、このポリマー
に混練したカーボンブラック10乃至50wt％からなる導電
性物質と、長さと直径のアスペクト比が10以上の繊維状
若しくはリン片状のチタン酸カリウム若しくはグラスフ
ァイバ５乃至25wt％からなる非導電性無機質添加物とを
含むことを特徴とするポリマーPTC素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63004087A JP3001889B2 (ja) | 1988-01-12 | 1988-01-12 | ポリマーｐｔｃ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63004087A JP3001889B2 (ja) | 1988-01-12 | 1988-01-12 | ポリマーｐｔｃ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01181501A JPH01181501A (ja) | 1989-07-19 |
| JP3001889B2 true JP3001889B2 (ja) | 2000-01-24 |
Family
ID=11575005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63004087A Expired - Fee Related JP3001889B2 (ja) | 1988-01-12 | 1988-01-12 | ポリマーｐｔｃ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3001889B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102161067B1 (ko) * | 2017-12-15 | 2020-10-05 | (주)젬텍 | 고주파를 이용한 심부열 발생기 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04115501A (ja) * | 1990-09-05 | 1992-04-16 | Kaazu Kk | 正抵抗温度係数材料 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5123543A (ja) * | 1974-08-22 | 1976-02-25 | Dainippon Printing Co Ltd | Dodenseikobunshizairyo |
| JPS5287694A (en) * | 1976-01-17 | 1977-07-21 | Nippon Kokuen Kogyo Kk | Conductive sheet having positive resistance temperature characteristics and method of manufacture thereof |
| JPS63132948A (ja) * | 1986-11-25 | 1988-06-04 | Mitsuboshi Belting Ltd | 発泡発熱体ゴム材料 |
| JPS63302501A (ja) * | 1987-06-02 | 1988-12-09 | Toyota Autom Loom Works Ltd | Ｐｔｃ導電性重合体組成物 |
-
1988
- 1988-01-12 JP JP63004087A patent/JP3001889B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102161067B1 (ko) * | 2017-12-15 | 2020-10-05 | (주)젬텍 | 고주파를 이용한 심부열 발생기 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01181501A (ja) | 1989-07-19 |
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| JPS6161244B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |