JPH01181501A

JPH01181501A - ポリマーｐｔｃ素子

Info

Publication number: JPH01181501A
Application number: JP408788A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sakai; 洋志坂井; Akira Okamoto; 明岡本; Nobuo Kobayashi; 信夫小林
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1988-01-12
Filing date: 1988-01-12
Publication date: 1989-07-19
Anticipated expiration: 2015-01-24
Also published as: JP3001889B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、ｐ　Ｔ　Ｃ（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍ
ｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）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。

これは、上述したポリマーＰＴＣ素子がセラミック系Ｐ
ＴＣ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張に起因し
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。

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張、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。

そこで、本発明は、度重なるヒートサイクルに対しでも
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、ポリャーと、このポリ
マーに混練した導電性物質及び非導電性無機質添加物と
を”含むことにより構成したものである。

（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
。

このポリマーＰＴＣ素子によれば、ポリマーに導電性物
質及び非導電性無機質添加物を混合したものであるから
、このポリマーの軟化点付近で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。

（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。

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。

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。

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１Ｑｗｔ％、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、３
０秒間ＯＦＦのサイクルで印加した。

尚、第１表中の士、−を付した数値は抵抗変化率を示す
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、’
ｌＱｗｔ％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
線ができない。

ざらに、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。

（具体例２）ポリエチレン５４　ｗ　ｔ％、カーボンブラック３５ｗ
ｔ％、ゲラスフ７Ｉイバの長さ３０乃至１００μｍ、直
径２乃至３μ乳のもの（マスペクト比１０以上）を’ｌ
Ｑｗｔ％、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。

（以ｒ余白）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（＝
１近でのポリマーの熱膨張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回のビートサ
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、ゲラスフ１イバ１０ｗｔ％を含むポリマーＰＴＣ
索子の場合も、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。

ざらに、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線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線によ
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。

「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。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ポリマーと、このポリマーに混練した導電性物質
及び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。
（２）前記ポリマーとして、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
ずれかひとつを用いたものである請求項１記載のポリマ
ーＰＴＣ素子。
（３）前記ポリマーに対し導電性物質としてカーボンブ
ラック１０乃至５０ｗｔ％、非導電性無機質添加物とし
て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％を含むものである請求
項１又は請求項２記載のポリマーＰＴＣ素子。