JPH0217609A

JPH0217609A - 正抵抗温度係数発熱体

Info

Publication number: JPH0217609A
Application number: JP16822088A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Terakado; 誠之寺門; Kazunori Ishii; 和典石井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-07-06
Filing date: 1988-07-06
Publication date: 1990-01-22

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】産業上の利用分野本発明は、暖房器具や一般加熱器具に用いられる正抵抗
温度係数を有する正抵抗温度係数発熱体に関するもので
ある。

従来の技術従来の正の抵抗温度係数をもつ正抵抗温度係数発熱体は
、例えば特公昭５７−４３９９５号公報や特公昭５５−
４０１６１号公報に示されているような構成であり、一
対の電極間の抵抗体の正抵抗温度特性により適宜な温度
に自己制御されているものであった。

しかし、特に大きな電力密度や高温度が要求される場合
においては、発熱体自体の温度分布を一様にするために
一対の電極間方向の温度分布を常に良好にすることが不
可欠であり、その解決策として特公昭６２−５９５１５
号公報や第３図に示すように一対の電極間距離を互いに
接近させて構成する方法が講じられた。第３図において
、１゜２は互いに接近して設けられた一対の平行平板電
極であり、゛この間に結晶性重合体に導電性微粉末を混
合分散して形成した抵抗体３を配することにより高出力
の正抵抗温度係数発熱体を現出する可能性が見出された
。

発明が解決しようとする課題しかしながら上記のような従来の正抵抗温度係数発熱体
は、高出力を現出するための構造としては非常に優れて
いたが、カーボンブラック等の比較的低抵抗の導電性微
粉末を分散することによって構成される正抵抗温度係数
抵抗体の耐電圧破壊特性や、非常に高抵抗が要求される
体積固有抵抗値の領域を考慮すると、解決しなければな
らない多くの課題を有していた。電極間隔が非常に接近
した正抵抗温度係数発熱体を構成するためには耐電圧破
壊特性に優れた導電性微粉末を選定するだけでなく、充
分な抵抗温度特性を得ることによって、ピーク抵抗値を
越えて暴走することのないように配慮することが不可欠
であった。また、体積固有抵抗値も従来の１０〜１１０
２０ａ　　に対して、１０３〜１０５０ｃｍの半導体領
域が必要となり、導電性微粉末の組成比を大幅に低減し
なければならなくなった。その結果、導電性微粉末同志
の接触点の数も激減し、抵抗温度特性が結晶性重合体の
融点のみによって制御されるだけではなく、より低温域
の熱膨張、熱収縮等による各種構成材料の熱応力による
と想定される不安定な成分が飛躍的に増大することによ
り、極めて不安定な特性になった。さらに経時変化にお
いて、結晶性重合体の結晶成長、発熱体各部の熱応力、
あるいは導電性微粉末の凝集等によって、抵抗値や抵抗
温度係数の大幅な変化が生じるようになり、温度と電力
の安定性に欠け、非常に短い発熱寿命であったり、異常
過熱、発煙、発火等の危険性を有したりしており、実用
上の許容範囲から大幅に外れるものであった。このよう
に、導電性微粉末の組成比を調整するだけでは固有抵抗
値１１０３０ａ　　以上の有用な正抵抗温度係数発熱体
を作り出すことができなかった。

本発明はかかる課題を解消し、実用に耐え得る優れた抵
抗安定性を実現できる正抵抗温度係数発熱体を提供する
ものである。

課題を解決するための手段上記課題を解決するために、本発明の正抵抗温度係数発
熱体は、結晶性重合体組成物中に導電性微粉末と多官能
性モノマを分散してなる導電性組成物を電子線あるいは
有機過酸化物等で架橋した後、細分化してなる粒子状導
電性組成物を、結着性重合体組成物中に混合分散した薄
肉状の正抵抗温度係数抵抗体組成物と、一対の電極体と
を備えたものである。

作　　用上記構成は、正抵抗温度係数抵抗体の材料構成を結晶性
重合体中に導電性微粉末を高比率で分散される部分と、
導電性微粉末を殆ど分散されていない結着性重合体組成
物部分とに分離して、両者を海島状に配して幅広い抵抗
値の範囲に対応できる構成にするものであり、結晶性重
合体中に導電性微粉末と多官能性モノマを混合分散して
なる導電性組成物を架橋し細分化してなる粒子状導電性
組成物は前者の部分であり、体積固有抵抗値が１０００
Ｃｆ’ｎ　　レベルであってよく、導電性微粉末相互の
接触状況は安定領域にある。これをさらに電子線もしく
は有機過酸化物によって、樹脂同志の結合、導電性微粉
末を介しての結合、多官能性モノマの重合反応を介して
の結合の３通りの結合手段によって高密度に架橋されて
いるために、導電性微粉末は粒子状導電性組成物中で確
実に固定されて、経時的にも極めて安定した抵抗特性を
示すことが可能となる。この経時的にも極めて安定した
抵抗特性を示す粒子状導電性組成物を結着性重合体組成
物中に分散することにより形成される抵抗体組成物は、
抵抗値の調整範囲が極めて広く、特に高固有抵抗値領域
においても抵抗値の安定度が大幅に改善される。こうし
て、体積固有抵抗値１１０３０ａにおよぶ高抵抗値領域
の正抵抗温度係数抵抗体の抵抗値の安定性を図ることが
でき、高出力の正抵抗温度係数発熱体が実現できる。

実施例以下、本発明の一実施例を添付図面にもとすいて説明す
る。本実施例の正抵抗温度係数発熱体は、たとえば第１
図に示すように、厚さ１ｍｒｎの正抵抗温度係数抵抗体
４の上下面に金属箔電極５，６が装着され、さらに両者
を外装材７，８によって外装されている。第１図のよう
な構成の発熱体においてｔ　ｏｏｖを印加し、発熱を得
るためには、固有抵抗値が１０４Ωａｍ　　レベルを上
回る高抵抗領域の正抵抗温度係数抵抗体が不可欠である
。結晶性重合体組成物に導電性微粉末を１０４Ωａｍの
固有抵抗値になるように調整しつつ添加するだけでは安
定な材料とはなり得ない。そこで正抵抗温度係数抵抗体
４は次の手順により作製した。

まず、高密度ポリエチレン４５部とファーネスブラック
５５部とトリアリル・インシアヌレート０．４５部を加
熱ミキシングロールで混練しつつ、架橋剤としてジクミ
ールパーオキサイドを混練物１００部に対して３．５部
添加し、熱処理を施すことによって架橋反応を完了させ
た後に、冷凍粉砕によって平均粒子径７０μｍの粒子状
導電性組成物を得た。その後、この粉砕物を熱可塑エラ
ストマー中にカーボンブラック組成比３５ｗｔ％の比率
で混練した後、２００’Ｃの熱プレスで銅箔／抵抗体／
銅箔の積層構造体を作製した。さらに、ポリエステルフ
ィルムからなる外装材７，８で被覆した後、１９０°Ｃ
の窒素雰囲気中で３時間のアニールを施すことによって
体積固有抵抗値１００ｃｍの抵抗体組成物からなる正抵
抗温度係数発熱体を得た。なお、本発明の有効性を調べ
るために、以下の表に示す材料組成組合せにおいても上
記のように加工しサンプルを得た。これらのサンプルに
ついて通電試験を行い、その発熱温度の変化を比較した
。なお、各組成についてはカーボンブラックの組成比を
微調整することにより体積固有抵抗値を調整し、通電モ
ードについては温度サイクルによる促進要因を加味する
ために１０分毎の断続通電による評価としている。

以下余白表１において座１〜４が本発明に基づくものであり、隘
１が本実施例である。表１から明らかなように、粒子状
導電性組成物中に多官能モノマを添加することにより長
寿命化がはかられている。また、高密度ポリエチレン結
晶性重合体に対しては、結着性重合体はエステル系熱可
塑エラストマーよりはオレフィン系が、またエラストマ
ーよりは同一の樹脂がより長寿命となっている。

これは、粒子状導電性組成物の一個一個が極めて安定な
正抵抗温度係数抵抗体として機能するために、結着性重
合体の保持能力のいかんを問わず抵抗体全体としても実
用に耐え得るだけの寿命特性を見いだすことが可能とな
ったものである。結着性重合体としては粒子状導電性組
成物との親和力が高い程抵抗体の構造としては安定であ
るが、粒子状導電性組成物と結着性重合体と相溶してし
まっては抵抗値が増大して短寿命となる。その点におい
て、粒子状導電性組成物の架橋密度を高めつつ、一方で
は粒子状導電性組成物と同一の結着性重合体を用いるこ
とは非常に理にかなったものである。このような海島構
造の抵抗体は抵抗値の調整の範囲が広く、特に、体積固
有抵抗値が１０３Ωａｍを越えるような高抵抗値領域の
正抵抗温度係数抵抗体においても、長期間にわたる抵抗
値の安定化を図ることができ、高出力の正抵抗温度係数
発熱体が実現できるようになる。

なお、結晶性重合体としては、ここに記したものに限定
されるものではなく、低密度ポリエチレン、中密度ポリ
エチレン、ポリブテン、ポリプロピレン、ポリメチルペ
ンテン、ポリアミド、ポリエステル、ポリフッ化ビニリ
デン、さらには、アクリル酸やマレイン酸等の有機酸グ
ラフト結晶性重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、
エチレン・エチルアクリレート等の共重合体あるいはア
イオノマ等の誘導体等全て利用可能である。結着性重合
体としては、結晶性重合体と同一の樹脂は勿論、ニトリ
ルゴム、ブチルゴム、アクリルゴム等の各種ゴム、オレ
フィン、エステル、ウレタン、スチレン系等の各種熱可
塑エラストマー、各種非結晶性樹脂等が、また、導電性
微粉末としてはチャンネルブラック、サーマルブラック
、アセチレンブラック、ランプブラック等のカーボンブ
ラックの中で顕著な正抵抗温度特性を示すものが利用可
能である。多官能モノマとしては、トリアリル・インシ
アヌレートやトリメタリル・イソシアヌレート等の多官
能トリアジン化合物モノマに限定されるものではなく、
電子線や架橋剤によって網目状に重合し得る３官能以上
のモノマ化合物であれば架橋促進効果が見いだされ、同
等の寿命特性を達成可能である。

そして、結晶性重合体と結着性重合体として特に有用な
材料として、カルボキシル基を含有するアイオノマ、エ
チレン酢酸ビニル共重合体、エチレン・エチルアクリレ
ート、マレイン酸等をグラフトしたポリエチレンやポリ
プロピレン等があげられる。これらの材料は、導電性微
粉末との親和性や架橋時の反応性に優れているだけでな
く、電極との接着性を確保するためにも非常に有利であ
る。一般には、電極との接着性が重要であり、その場合
には粒子状導電性組成物を分散保持する方の結晶性重合
体にカルボキシル基を含む材料を選定することが望まし
い。また高密度ポリエチレン等の高結晶性材料による内
部応力、粒子状導電性組成物の移動、成形性、寸法安定
性の弊害を防止するには、結晶成長の核となる材料を適
量分散させることにより解消することが可能である。・
結晶核材料は１１０４０ａ　以上の体積固有抵抗値の領
域においては、多くの場合において極めて有用である。

発明の効果以上に述べてきたように、正抵抗温度係数抵抗体材料を
非常に接近した電極間で発熱させることにより高出力化
を達成しようとする場合等に、半導体領域に近い固有抵
抗値を有する正抵抗温度係数抵抗体材料が必要となるが
、単に組成比を調整しただけでは導電性微粉末同志の接
触点の数が大幅に減少するために、抵抗温度特性は結晶
性重合体の融点のみによって制御されるだけではなく、
より低温度域の熱膨張、熱収縮等による各種構成材料の
熱応力によると想定される不安定な成分が飛躍的に増大
することになり、極めて不安定な特性になり、非常に短
い発熱寿命であったり、異常過熱、発煙、発火等の危険
性を有していたが、本発明の正抵抗温度係数発熱体は、
こうした課題を解決するものである。すなわち、多官能
モノマの架橋促進効果番とよる高密度の架橋により導電
性微粉末を粒子状導電性組成中に固定し、また、この粒
子状導電性組成物を結着性重合体中に分散保持すること
により、高固有抵抗値であっても、長期にわたる抵抗値
の安定性に優れた正抵抗温度係数抵抗体組成物を可能と
し、この組成物を応用することにより、高出力で長寿命
の正抵抗温度係数発熱体を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す正抵抗温度係数発熱体
の斜視図、第２図は従来の正抵抗温度係数発熱体の斜視
図を示すものである。４・・・・・・正抵抗温度係数抵抗体、５，６・・・・
・・金属板電極、７，８・・・・・・外装材。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）結晶性重合体組成物中に導電性微粉末と多官能性
モノマを分散してなる導電性組成物を電子線あるいは有
機過酸化物等で架橋した後、細分化してなる粒子状導電
性組成物を結着性重合体組成物中に混合分散した薄肉状
の正抵抗温度係数抵抗体組成物と、一対の電極体とを備
えた正抵抗温度係数発熱体。
（２）結着性重合体組成物と結晶性重合体組成物が少な
くともその一部に同一組成物を含む請求項１記載の正抵
抗温度係数発熱体。
（３）結晶性重合体組成物と結着性重合体組成物のいづ
れか、もしくは双方が結晶成長の核成分を混合分散して
なる複合組成物である請求項１または２記載の正抵抗温
度係数発熱体。