JPH02272702A - Ｐｔｃ抵抗体 - Google Patents

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） ＰＴＣ抵抗体は主に、自己温度制御型発熱体として、霜
取り・融氷・凍結防止用、加熱・保温用等に又は、温度
スイッチング材等に利用されている。

（従来の技術とその課題） 従来からＰＴＣ発熱体が使用されているが、使用時に、
優れたＰＴＣ特性を示すものは、常温に復帰した際、初
期抵抗値への復元性が劣り、又、高温に保つと、時間と
ともに、抵抗値が減少するクリープ現象があり、使用上
問題があった。この現象は昇温により、マトリックスで
ある樹脂が軟化・溶融することによる変形や発熱体内部
の導電性物質が流動し、昇温時と常温ＩＭ帰時との導電
性物質の配位の変化等の影響で、原形状への復元性が劣
るなめである。又、従来品は常温に復帰した際、初期抵
抗値に復元する性能が優れているものはＰＴＣ特性が劣
り、使用できないという傾向があった。

従来からのＰＴＣ発熱体は第３図ａに示すように結晶性
熱可塑性樹脂（７）等の中にカーボンブラック・黒鉛・
金属粉末等の導電性物質（８）を混合して形成した面状
或いは、その他の形状の成型体である。　このような構
造のものは、使用時の温度範囲、或いは、それ以上の高
温環境を経て、常温に復帰したとき、昇温中に生じた変
形や導電性物質の配列の変化等の影響で原形状への復元
性が劣る。

そのため、常温復帰後、短時間では初期抵抗値に復元し
ない。又、高温域での一定温度に保持すると、樹脂のク
リープ現象のため、抵抗値が徐々に低下する。更には、
通電後、使用温度に到達したときに、有効なＰＴＣ特性
を示すまでには至っていない、又、最近、第３図すに示
すように、球状カーボンを４電性粒子として用いたもの
も発表されている。これは優れたＰＴＣを示すが、抵抗
値復元性が不十分な場合がある。即ち、抵抗値（正しく
は比抵抗）とＰＴＣとは特定の関係にあり低抵抗値では
復元性は良いが、ＰＴＣが低く、高抵抗値ではＰＴＣは
高いが復元性が悪いという欠点があり、設計の自由度が
なかった。

（課題を解決するための手段） 本発明では、前記課題を改善するために、使用状態では
、温度及び、又は、外力の付与によって容易に膨張する
が、変形が少なく、未使用状態である常温復帰、又は、
外力の除去によって、初期状態にほぼ復元し、更に、使
用環境及び、使用温度範囲内では、溶融・気化しない結
晶性・非結晶性熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、
又は、シリコーン等ゴム系物質等の復元性の良好な電気
絶縁材料（１）（複数の混合でも可）と球形或いは。

ほぼ球形の球形導電性粒子（２）の１種或いは、２種以
上からなる基本構成のものに、添加粒子として形状が球
形或いは、ほぼ球形の非導電性の球形充填粒子（５）の
１種或いは２種以上を混練し、所望の形に形成したもの
、或いは、前記、電気絶縁材料ｍ　と球形導電性粒子（
２）の基本構成のものに添加粒子の少なくとも１部が球
形又は非球形の伸縮機能材（４）であり、これらを混練
し、所望の形に形成したもの、或いは又、前記の夫々の
配合のものに、添加剤として潤滑材（６）を加えて混練
したものを所望の形に形成したもので、ＰＴＣ特性を使
用温度に応じて適確に具現させるために、必要なＰＴＣ
特性に調整し、優れた抵抗値復元性とを両立させるよう
に改善したものである。

（作用） 昇温・冷却により、電気絶縁材料（１）が熱膨張・収縮
現象を示し、その熱膨張・収縮により、電気絶縁材料（
１）の中へ、混合分散されている球形導電性粒子（２）
同志の分離−接触現象が繰り返される。この現象をより
敏感に、より有効に発現させるために、導電性粒子同志
の接触が点接触となる球形導電性粒子（２）と電気絶縁
材料＋ｌ＋　を主体としたものも優れたＰＴＣ特性を示
すが、それに、添加粒子として球形充填粒子（５）を添
加して粒子密度を大きくする。そうすることにより、電
気絶縁材料ｆｌ）の昇温軟化による球形導電性粒子（２
）の望ましくない変移を制止する働きをする。このため
使用温度或いは、それ以上の高温環境下を経て、常温に
復帰したとき、変形やクリープ現象を起こしに（い特性
を持つ電気絶縁材料（１）の熱膨張及び収縮現象に応じ
た安定したＰＴＣ特性を示すと同時に、短時間で初期抵
抗値に復元する６又、電気絶縁材料ｉｌ＋の中へ添加さ
れている球形導電性粒子（２）と球形充填粒子（５）は
形状が球形或いは、ほぼ球形であるため、電気絶縁材料
（１１が軟化したり、硬化したりするとき、球に働（力
の外力中心は球の中心を通り又、変位抵抗力中心も球の
中心を通り、移転回転を起こしにくい、若し、回転を起
こしたとしても、球であるため、変化はない６以上によ
り、短時間で初期抵抗値へ復元する。

又、電気絶縁材料＋１１のなかに球形導電性粒子（２）
を混合・分散させ、更に、添加粒子として、非導電性の
球形・非球形の伸縮機能材（４）を添加混合・分散させ
て構成したものは、この伸縮機能材（４）が、電気絶縁
材料（１１へ外力として膨張を助ける作用として働くの
である６ 又、電気絶縁材料（１）と球形導電性粒子（２）の基本
構成のものに１球形充填粒子（５）を添加したもの、或
いは、電気絶縁材料（１）　と球形導電性粒子（２）の
基本構成のものに伸縮機能材（４）を添加したものの、
各々に潤滑剤を添加したものは導電性粒子間に潤滑剤（
６）が介在することにより、導電性粒子同志の分離接触
が潤滑に、又、正常に作用する助けとなる。

（実施例） 以下、本案の実施例について説明する。第１図〜第２図
は本発明によるＰＴＣ抵抗体の構造を説明するための断
面図である。

（実施例１） 第１図のａ、ｂは特許請求の範囲第１項に対応するＰＴ
Ｃ抵抗体の構造を説明するための断面図である０図に示
すように、電気絶縁材料（１）１例えば、ポリオレフィ
ン・ポリアミド・塩化ビニル・ポリウレタン・ポリエス
テル系結晶性、非結晶性熱可塑性樹脂、スチレンブタジ
ェン・イソプレン・ポリアミド・ポリエステル系熱可塑
性エラストマー、又は、シリコーン等ゴム系物質等の中
に、球形導電性粒子（２）、例えば、カーボン・黒鉛・
金属粉末等の１種或いは２種以上を混合・分散させ、更
に、添加粒子として粒子径も球形導電性粒子（２）と、
ほぼ同一の、球形或いは、ほぼ球形の充填粒子（５）、
例えば、ガラスピーズ、シリコーン樹脂微粉末、アルミ
ナ粉末等を混合・分散させて構成している。

この製造に当っては、予め、未加硫・未反応・未縮合の
電気絶縁材料（１）そのもの、又は、若干の溶剤を添加
して粘度を調整したものに、球形導電性粒子（２）と球
形充填粒子（５）を添加して充分混練し、予め、電極部
を形成した基板上に印刷し、溶剤を加熱発散させるか、
熱や紫外線硬化・熱加硫等により、電気絶縁材料（１１
を最終硬化物に形成することにより製作することができ
る。又、電気絶縁材料＋１１　の中へ球形導電性粒子（
２）と球形充填粒子（５）を入れ、充分混練し、カレン
ダーロール等で板状に形成し、適切に切断して、予め、
電極部を設けた基板上に加熱・接着工程を経て、接合す
ることができる。又、板状のもの、そのもの自体に、電
極部を印刷等で形成することができる。

次に、その動作を説明する。この球形充填粒子（５）は
、１つには、電気絶縁材料（１１の中へ添加する球形導
電性粒子（２）と球形充填粒子（５）との配合比を第１
図すの如く変えることにより、電気絶縁材料ｉｌｌの中
での球形導電性粒子（２）の導電リンク径路・長さを制
御して抵抗絶対値とＰＴＣとをある程度独立に調整する
ことができ発熱体の設計の自由度が増す、又、球形導電
性粒子（２）と球形充填粒子（５）との粒子サイズ比を
制御することにより、ＰＴＣ特性・抵抗値復元性の調整
が可能となる６ 更には、電気絶縁材料（１）の中を球形導電性粒子（２
）と球形充填粒子（５）の両者で最密充填に近い構造と
なるように、球形導電性粒子（２）と球形充填粒子（５
）を添加する。そうすることにより、高密度充填分散下
での球形導電性粒子（２）による導電リンクの径路の破
断が各部で一様に発生する結果となり、ＰＴＣ特性を鋭
くすることも可能となる。

（実施例２） 第２図ａ、ｂは特許請求の範囲第２項に対応するＰＴＣ
抵抗体の構造を説明するための断面図である０図に示す
ように、ＰＴＣ抵抗体は電気絶縁材料（１）の中に球形
導電性粒子（２）を混合・分散させ、更に添加粒子とし
て、非導電性の球形（第２図ａ）、非球形（第２図ｂ）
の伸縮機能材（４）例えば、ポリオレフィン、ポリアミ
ド、塩化ビニール、ポリウレタン、ポリエステル系等の
結晶性・非結晶性熱可塑性樹脂球形粒子を添加・混合・
分散させて構成しているものである。この製造方法は実
施例１で記述した内容と同じである。

次に、その動作を説明する。この伸縮機能材（４）は、
電気絶縁材料ｆｉｌ　により、完全に囲まれるか、又は
、導電性物質等の堅い物質で囲まれるために、伸縮機能
材（４）の軟化・溶融温度で、急激な抵抗値増加を示し
、優秀なＰＴＣ特性を現示することとなる。又、温度降
下後は、電気絶縁材料（１）自体は昇温時溶融しないの
で、球形導電性粒子（２）の配列は原形状に復帰する。

その復帰は第２図ａの如く、伸縮機能材（４）が球形の
場合、より完全である。そのために、抵抗値の復元性が
良好に保たれる。

このように、電気絶縁材料ｆｉ＋　と球形導電性粒子（
２）を添加混合したものの中へ他の添加粒子として使用
温度で軟化・溶融する伸縮機能材（４）を添加すること
により、定格温度での高度のＰＴＣ特性と常温復帰での
良好な抵抗値復元性とを両立させることができる。

（実施例３） 前記、実施例１或いは実施例２の構成のものに添加剤と
して、潤滑材（６）例えば、プロセス油、シリコーン消
泡剤、シリコーンオイル、弗素系オイル等を加えたもの
で実施例１で記述した内容と同様の手順で製造する。

この潤滑材（６）を加えることにより、電気絶縁材料（
１）が温度変化で伸縮現象を起こした際、その伸縮現象
に追随した導電性粒子間の分離・接触が繰り返されるこ
とになる。

４、発明の効果 本発明によると、高度のＰＴＣ特性と良好な抵抗値復元
性とを両立させることができ、更に、安定したＰＴＣ特
性を示すとともに、信頼性のある抵抗値復元性をもつＰ
ＴＣ抵抗体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第２図は本発明によるＰＴＣ抵抗体の要部断面
図である。第３図は従来のＰＴＣ発熱体の要部断面図で
ある。 ｌ：電気絶縁材料 ２：球形導電性粒子 ４：伸縮機能材 ５：球形充填粒子 ７：樹脂 ８：導電性物質

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）樹脂と導電性粒子と非導電性の添加粒子からなる
   ＰＴＣ抵抗体において、前記導電性粒子と添加粒子の形
   状が球形或いは、ほぼ球形であることを特徴とするＰＴ
   Ｃ抵抗体。
2. （２）前記非導電性の添加粒子の少なくとも１部が伸縮
   機能材であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のＰＴＣ抵抗体。
3. （３）特許請求の範囲第１項及び第２項記載のＰＴＣ抵
   抗体に潤滑剤を添加することを特徴とするＰＣＴ抵抗体
   。