JPH0130264B2

JPH0130264B2 -

Info

Publication number: JPH0130264B2
Application number: JP56204581A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Ito; Yukio Shimazaki; Toshimasa Hatsuta; Shigeru Kashiwazaki; Hideo Sato
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1981-12-17
Filing date: 1981-12-17
Publication date: 1989-06-19
Also published as: JPS58106787A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は自己温度制御性ヒータに関するもので
ある。従来の自己温度制御性ヒータは、電極に正の抵
抗温度係数（PTC）特性を有する抵抗体組成物
を被覆するもので構成されている。この組成物
は、結晶性ポリマと導電性付与材から構成されて
おり、PTC特性を保持させるには導電性付与材
の量は比較的少ない領域にする必要がある。ところが、このような領域の組成物は製造条件
や使用条件によつて抵抗値が変動しやすい欠点を
有する。特に抵抗値が電圧によつて変化したり、
長期の課電サイクルによつて抵抗値が変動する傾
向を示し、長期の信頼性に欠ける。これらは主と
して電極と抵抗体組成物界面の密着性の不足に起
因している。界面の密着性は組成、押出条件、熱
処理条件等によつて改善されるが、局部的に不安
定な部分が生ずると自己温度制御性ヒータとして
の機能が不十分になつてしまうことが懸念され
る。電極界面に接着剤を被覆する方式も考えられ
るが、課電サイクルにおける安定性を付与する意
味では有効であるが、接着剤は通常絶縁体である
ため、塗布厚を一定値以下に制御しないと電圧に
よる抵抗値の変動が生ずる。電圧による抵抗値の
変動のあるものは一般に長期の課電サイクルにお
いて安定性に欠けることがわかつた。また、課電サイクルによる安定性を良好にする
ために、上述したように電極と抵抗体組成物の接
着性を向上させることが有効であるが、端末施工
や接続作業のように抵抗体をはぎとる必要のある
場合には従来技術は障害になる。このように課電安定性を重視すれば、電極から
のはぎ取り作業性をある程度犠牲にしなければな
らない。反対にはぎ取り作業性を容易にすると、
課電安定性に欠ける心配があつた。したがつて、課電安定性にすぐれ、かつ、抵抗
体の電極からのはぎ取り作業性にすぐれた自己温
度制御性ヒータを提供できれば、工業上の寄与は
極めて大きいものと考える。本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解
消し、抵抗値の電圧による変動を少なくし、しか
も長期の課電サイクルにおいて抵抗値の変動が少
ない、しかも抵抗体の電極からのはぎ取り作業性
にすぐれた自己温度制御性ヒータを提供すること
にある。すなわち、本発明の要旨は、電極と正の抵抗温
度係数を有する抵抗体の間に、抵抗体よ体積抵抗
率が低く、かつ抵抗体との接着性が良好であるバ
インダ層を設けた点にある。電極とは、銅、アルミニウム、ニツケル、銀、
錫等の金属あるいは炭素繊維等が該当する。抵抗
体の種類、使用条件を考慮して、メツキした金属
であつてもよい。正の抵抗温度係数を有する抵抗体組成物とは、
結晶性プラスチツクと導電性付与材の組合せから
構成されるものである。結晶性プラスチツクとは
結晶を有するプラスチツクであり、ポリエチレ
ン、エチレン―酢酸ビニル共重合体などのエチレ
ン共重合体、エチレン―プロピレン共重合体、ポ
リプロピレン、ポリ―ブテン―１、ポリメチルペ
ンテン―１、ポリフツ化ビニリデン、エチレン―
四弗化エチレン共重合体、塩素化ポリエチレン、
ポリエステル、ポリアミド等があげられるが、こ
れらには限定されない。これらの結晶性プラスチツクを単独もしくは２
種以上組合せて使用することができる。また、結
晶性プラスチツクにエチレン―プロピレンゴム、
クロロスルフオン化ポリエチレンゴム、フツ素ゴ
ム、シリコーンゴム、等のゴムを混合してもよ
い。導電性付与材としてはカーボンブラツク、グラ
フアイト、金属粉、有機ポリマをグラフト結合さ
せたカーボンブラツク等が該当する。これらは単
独で用いても２種以上組合せて使用してもよい。結晶性プラスチツク、導電性付与材のほか酸化
防止剤、安定剤、滑剤、界面活性剤、反応性モノ
マ、有機過酸化物等を含んでいても差支えない。
また本抵抗体組成物はそのまま使用してもよい
し、化学架橋、電子線照射架橋、シラングラフト
水架橋法等によつて架橋してもよい。本発明の抵抗体のバインダ層としては、 (1) 抵抗体組成物と同一ポリマを用い、導電性付
与材を抵抗体組成物より多量に添加する組成
物、 (2) 抵抗体組成物のポリマとの接着性にすぐれた
ポリマを用い、導電性付与材を添加した組成物
例えば、抵抗体組成物のポリマとしてポリエチ
レン、バインダ層としてエチレン共重合体、エ
チレン―プロピレン共重合体、エチレン・プロ
ピレンゴム等の組合せ、 (3) 抵抗体組成物のポリマに対する接着剤に導電
性付与材を添加した組成物、等が考えられる
が、抵抗体との接着性が付与できれば、これらに限定
されるものではない。バインダ層の抵抗値は抵抗体の抵抗値によつて
異なるが、好ましくはバインダ層体積抵抗率は抵
抗体のそれの1/100以下にすると卓越した効果が
得られた。両者の抵抗値の差がこの値より接近するほど有
効でなくなることがわかつた。バインダ層を適用する方法としては塗装、押出
被覆、等があげられる。また、ヒータの動作温度以下においてバインダ
層の抵抗温度係数はできるだけ小さいことが望ま
しい。すなわち、温度係数が負あるいは零あるい
は零に近い正の値を有するものをいう。このよう
な性者をもつバインダ層の場合には、動作温度に
おいて、抵抗体の抵抗値とバインダ層の抵抗値の
開きが室温より大きくなり、本発明の効果がます
ます大きくなることを見いだした。このような性質はポリマの特性（融点、結晶化
度、分子量、比容―温度特性等）、導電性付与材
の種類、量等を適切に選ぶことによつて達成でき
る。本発明の実施例について説明する。実施例１ポリエチレン（密度ｄ＝0.92、溶融指数MI＝
１）100重量部、アセチレンブラツク20重量部、
４，4′―チオビス（６―ターシヤリブチル―３―
メチルフエノール）0.2重量部、トリメチロール
プロパントリメタクリレート３重量部を均一に混
合した抵抗体組成物に対して、エチレン―エチル
アクリレート共重合体（エチルアクリレート量＝
20％、MI＝15）100重量部、アセチレンブラツク
40重量部、４，4′―チオビス（６―ターシヤリブ
チル―３―メチルフエノール）0.3重量部を均一
に混合した抵抗体のバインダ層組成物を用いたも
のである。第１図に示すように外径0.20mmのスズメツキ線
を19本撚りした２本の導体電極１，１′（導体間
距離５mm）のそれぞれの周上に前記した抵抗体の
バインダ層組成物のバインダ層２，２′を厚さ0.3
mmになるように押出被覆し、次に前記した抵抗体
組成物の抵抗体３を厚さ２mmになるように押出被
覆した。更にその上に熱可塑性エラストマ
TPR5190（米国ユニロイヤル社製品）の絶縁体４
を厚さ0.3mmになるように押出被覆し、20Mradの
電子線を照射した。抵抗体の体積抵抗率は１×10⁵Ω−cm、バイン
ダ層の体積抵抗率は２×10²Ω−cmであつた。実施例２ポリフツ化ビニリデン100重量部、グラフアイ
トKS2.5が20重量部イソプロピル（トリイソステ
アリル）チタネート0.1重量部、トリアリルトリ
メリテート５重量部を均一に混練した抵抗体組成
物に対して、この組成物中のグラフアイトのみを
増加して40重量部添加したバインダ層組成物をジ
メチルアセトアミド中に溶解し、固形分が50％に
なるような溶液を作成した。外径0.20mmのニツケルメツキ線を19本撚りした
２本の導体電極（導体間距離５mm）のそれぞれの
周上に前記した溶液を厚さ0.1mmになるように塗
装被覆し、赤外線加熱炉によつて溶剤が飛散する
まで加熱した。次に前記した抵抗体組成物の抵抗
体を厚さ２mmになるように押出被覆した。さらにその上にエチレン―四フツ化エチレン共
重合体の絶縁体を厚さ0.3mmになるように押出被
覆し、20Mradの電子線を照射した。抵抗体の体積抵抗率は５×10⁴Ω−cm、バイン
ダ層の体積抵抗率は１×10²Ω−cmであつた。実施例３実施例１と同じ抵抗体組成物に対して、ポリエ
チレン（ｄ＝0.92、MI＝10）100重量部、グラフ
アイト（平均粒子径＝1μ）50重量部、４，4′―チ
オビス（６―ターシヤリブチル―３―メチルフエ
ノール）0.2重量部、トリメチロールプロパント
リメタクリレート３重量部からなるバインダ層組
成物を用いた。それ以外はすべて実施例１と同じ
である。なお、本バインダ層組成物の抵抗値は動作温度
以下では、（20℃）1.0×10³Ω−cm、（30℃）1.1×
10³Ω−cm、（40℃）1.2×10³Ω−cm、（50℃）1.5
×10³Ω−cm、（60℃）1.7×10³Ω−cmであり、極
めて小さい正の抵抗温度係数を有するものであ
る。比較例１実施例１のバインダ層を施さない以外は実施例
１と同じである。比較例２実施例２のバインダ層を施さない以外は実施例
12と同じである。比較例３バインダ層組成物はエチレン―エチルアクリレ
ート共重合体（エチルアクリレート量＝20％、
MI＝15）100重量部、アセチレンブラツク30重量
部、４，4′―チオビス（６―ターシヤリブチル―
３―メチルフエノール）0.3重量部である。それ
以外は実施例１と同じである。抵抗体の体積抵抗率は１×10⁵Ω−cm、バイン
ダ層の体積抵抗率は１×10⁴Ω−cmであつた。上記した各例についての特性測定結果を第１表
に示す。各特性項目の測定方法は次の通り。 ●体積抵抗率：各例の抵抗体及びバインダ層組成
物から厚さ１mmのシート試料を作成し、ホイー
トストンブリツジで抵抗値を測定し、体積抵抗
率に換算した。 ●抵抗値―電圧依存性：第２図のような回路を用
い、直流電圧200Vを電圧調整器６により電圧
を変えて各例のヒータ５の電極５１，５１′間
に加え、電流計７、電圧計８の値を読みとり、
抵抗値を計算した。 ●発熱温度：各例のヒータの抵抗体表面に熱電対
を取り付け、電極間に交流電圧200Vを課電し
たときの発熱温度を読みとる。 ●課電サイクル：各例のヒータの電極間に交流電
圧200Vを１時間課電し、10分間課電停止する。
これを１サイクルとして繰り返した。 2000サイクル後の発熱温度と抵抗値を測定し
た。 ●はぎ取り作業性：ニツパーで抵抗体を電極から
はぎ取る場合の作業容易性をもつて判定した。本発明のヒータは、電極と抵抗体との間にこの
抵抗体より体積抵抗率の低いバインダ層が介在し
てあるので、電極と抵抗体間との密着性の不足に
起因する問題が解消され、長期課電サイクル安定
性がすぐれている。またバインダ層が抵抗体と一体になつているた
め、電極とバインダ層の界面で容易に剥離するこ
とができる。これは、バインダ層の抵抗体に対す
る接着性が電極に対する接着性よりも優れている
からである。【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明自己温度制御性ヒータの一実施
例を示す断面図である。第２図は抵抗値―電圧依
存性測定回路の結線図である。１，１′：導体電極、２，２′：バインダ層、
３：抵抗体、４：絶縁体。

Claims

【特許請求の範囲】１結晶性プラスチツクと導電性付与材から成り
正の抵抗温度係数を有する抵抗体およびこの抵抗
体と電気的に接触した電極を有する自己温度制御
性ヒータにおいて、前記電極と抵抗体との間に、
この抵抗体より体積抵抗率が低く、且つこの抵抗
体に対する接着性が前記電極に対する接着性より
も優れている結晶性プラスチツクのバインダ層が
設けられていることを特徴とする自己温度制御性
ヒータ。２前記バインダ層の体積抵抗率が前記抵抗体の
体積抵抗率の1/100以下であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の自己温度制御性ヒー
タ。３前記バインダ層の抵抗温度係数が、ヒータの
動作温度以下において、零付近の極めて小さい値
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の自己温度制御性ヒータ。