JPH0379841B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の目的〕 産業上の利用分野 本発明は温度によつて電気抵抗値が変化する感
温抵抗体に関し、特に感温素子を形成するに有用
な電気抵抗体材料に関する。 従来の技術 合成樹脂などに導電性粉末を配合して導電性の
組成物を得ることが知られており、このような組
成物を用いて抵抗体を得ることも知られている。 かかる抵抗体の電気抵抗値が温度によつて変化
する場合があることも知られており、特公昭50−
33707号には、ポリエチレンあるいはポリプロピ
レンなどの結晶性重合体に金属微粉末やカーボン
ブラツクなどを分散させた、特定温度領域（転移
点）付近で電気低抗の急激に増大する組成物が公
知であつたこと、またかかる結晶性重合体に対し
て平均粒径が0.08ミクロンから200ミクロンの
ほゞ球形の炭素粉末を分散させることによつて、
初期抵抗値が低くて転移点における抵抗値上昇が
充分に大きい組成物が得られること、が開示され
ている。 しかし、この組成物における抵抗値の上昇は、
結晶性重合体が温度の上昇によつて非晶質に転移
する際に起るものであるので、温度の昇降に伴つ
て抵抗変化が迅速に追随せずまたヒステリシス現
象を示すなどの欠点があり、また初期抵抗値を低
くするために炭素粉末の配合量を増加すると機械
的性質が低下するという問題もある。 また、特開昭53−86496号には、熱可塑性の結
晶性ポリマー中に導電性充填剤を分散させて得た
組成物は、その結晶融解温度付近で急激な電気抵
抗増加が起ることが公知であることが開示され、
さらに、急激な電気抵抗増加の起る温度（スイツ
チング温度）を高くするのに少くともゲル分が
0.6であるような架橋された結晶性ポリマーに対
して少くとも径が18ミリミクロンの導電性粒子
（カーボンブラツクの場合には80ミリミクロン以
下）を配合した組成物が有効であることを開示し
ている。 しかし、この組成物もまた前述と同様な欠点を
有している。 解決しようとする問題点 そこで本発明は、初期抵抗値が低くて機械的性
質に優れ、かつ感度の高い感温抵抗体を提供しよ
うとするものである。 〔発明の構成〕 問題点を解決するための手段 本発明者は、前記の目的を達成するために導電
材料と結合剤との組合せについて種々検討を行な
つた結果、特定の炭素繊維を導電材料として使用
することによつて優れた感温特性が得られること
を見出し、本発明をなすに至つた。すなわち、本
発明の感温抵抗体は、気相成長系炭素繊維を含む
導電材料を有機結合剤によつて結合してなるもの
である。 本発明において用いられる導電材料は、気相成
長系炭素繊維を主成分とするもので、必要に応じ
て導電性炭素粉末をこれに併用することができ
る。 ここで用いられる気相成長系炭素繊維は、炭化
水素化合物を触媒の存在の下で、非酸化性雰囲気
中で気相熱分解して得られたものである。このよ
うな気相成長系炭素繊維は、たとえば横型電気炉
中に設置したムライト質の反応管中に鉄などの遷
移金属又はその化合物の微粒子を触媒として付着
させた担体基板を置き、水素などのキヤリアとた
とえばエタン、ベンゼンなどの炭化水素化合物と
のガス状混合物を1000〜1400℃の温度下に導入
し、基板と接触した炭化水素を熱分解して炭素繊
維を成長させ、これを回収することによつて得ら
れる。更には、同様な反応装置の中にケイ素を含
むセラミツクス等の基板を置き、水素などのキヤ
リアとたとえばエタン、ベンゼンなどの炭化水素
化合物とたとえば単体イオウ、硫化水素、メルカ
プタンなどのイオウ含有物質との混合ガス、ある
いは水素などのキヤリアたとえばジベンゾチオフ
エンなどのイオウ含有炭化水素化合物との混合ガ
スを1200〜1400℃の温度下に導入し、基板と接触
した炭化水素を熱分解して炭素繊維を成長させ、
これを回収することによつても得られる。このよ
うな気相成長系炭素繊維は、反応条件によつて径
10μm、長さ数cm程度のものも得られるが、本発
明に於ては径１〜2μm、長さ0.1〜３mm程度のも
のが好適に使用できる。 また、気相成長系炭素繊維と併用される導電性
炭素粉末としてはカーボンブラツクやグラフアイ
トの粉末等が用い得るが、中でも構造の発達した
カーボンブラツクが望ましく、特にケツチエンブ
ラツク（ライオンアクゾ社、商品名）などの如き
高導電性のカーボンブラツクを用いるのが好まし
い。このような炭素粉末の粒径としては、10〜
50μm程度であることが好ましい。 本発明における導電材料は気相成長系炭素繊維
のみで構成されていてもよいが、この場合、結合
剤の量が多いときには初期抵抗が大きくなるの
で、抵抗値の低いことを望むときには導電性炭素
粉末を併用するのがよい。導電材料中の導電性炭
素粉末の含有量に特に制限はないが、通常50％以
下が適当である。 本発明における導電材料の結合剤としては、た
とえばフエノール系、ユリヤ系、エポキシ系、ウ
レタン系、不飽和ポリエステル系、シリコーン系
等の熱硬化性有機結合剤が使用でき、中でも価格
や耐熱性などの面からエポキシ系の結合剤を好適
に用いることができるが、これらの限定されるも
のではない。 かかる結合剤の使用量は、結合硬化して得られ
る電気抵抗と機械的性質とのバランスに基づいて
決定される。通常、導電材料１に対して0.2〜５
の範囲で用いるのが適当である。 作 用 本発明の感温抵抗体の電気抵抗は、125℃以上
の温度において大きな正の温度系数を示し、かつ
ヒステリシスが小さい。 実施例 １ 炭素繊維として下記のような気相成長系炭素繊
維FSおよびFFとPAN系炭素繊維粉枠物FNを用
意し、また導電性炭素粉末としてケツチエンブラ
ツクEC（ライオンアクゾ社、商品名）を用意し
た。 使用した炭素繊維 FS：イオウおよびケイ素触媒を用いて得たもの （径：約1μm、長さ：約0.3〜0.5mm） FF：鉄系触媒を用いて得たもの （径：約1μm、長さ：約0.3〜0.5mm） FN：トレカMLD−300（東レ社、商品名） （径：約7μm、長さ：約0.3mm） また結合剤としては、エポキシ樹脂（Ｅ−１）
としてエピコート812（シエル化学社、商品名）お
よび硬化剤（Ｅ−２）としてエピキユア（シエル
化学社、商品名）の組合せからなるエポキシ系結
合剤を用意した。 これらを第１表に示す配合量に従つて、まずエ
ポキシ樹脂に炭素粉末を混合し、次いで炭素繊維
を添加混合し、その後硬化剤を加えて充分に混練
した。こうして得た配合物を金型中に注入し、
120℃で３時間加圧下に加熱して硬化させ、縦１
cm×横７cm×厚さ１mmの硬化体を得た。

【表】 これらの硬化体について、温度を徐々に上昇さ
せ、また降下させてその間の電気抵抗の変化を調
べた。その結果を、温度に対する体積固有抵抗値
の変化として第２表に示した。また、試料Ａ、Ｃ
およびＥ、Ｇについてのデータをグラフとして第
１図に示した。 この結果をみると、本発明の硬化体は鋭敏な感
温特性を有していると共にヒステリシス現象が殆
んど見られず、スイツチング特性の良好な感温抵
抗体であることがわかる。

【表】 実施例 ２ 結合剤として不飽和ポリエステル系結合剤とウ
レタン系結合剤をそれぞれ使用したほかは実施例
１と同様の手順で第３表に従い配合物を調製し
た。 使用した不飽和ポリエステル系結合剤は、主剤
樹脂（Ｐ−１）としてエポラツクＧ−85（日本触
媒化学社、商品名）：硬化剤（Ｐ−２）としてベ
ンゾイルパーオキシドの組合せであり、また使用
したウレタン系結合剤は、主剤樹脂（Ｕ−１）と
してコロネート4090（日本ポリウレタン工業社製、
商品名）、硬化剤（Ｕ−２）としてメチレンビ
ス・オルソクロロアニリンの組合せを用いた。 こうして得た配合物を、それぞれ第３表に合せ
て記載した条件で加圧下に加熱硬化して、それぞ
れ縦１cm×横７cm×厚さ１mmの硬化体を得た。 これらの硬化体について、実施例１と同様にし
て電気抵抗の温度依存性を測定し、その結果をグ
ラフとして第２図に示した。 この結果をみると、本発明の硬化体は、結合剤
に拘らず優れた感温特性を有することがわかる。

【表】 〔発明の効果〕 本発明の感温抵抗体は気相成長系炭素繊維を含
む導電材料を有機結合剤によつて結合してなるも
ので、その電気抵抗が鋭敏な正の感温特性を有し
ており、高温において使用できる充分な機械的性
質を備えた信頼性の高い感温素子として利用し得
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ本発明の感温
抵抗体ならびに対照例の抵抗体についての電気抵
抗の感温特性を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 気相成長系炭素繊維を含む導電材料を有機結
   合剤によつて結合してなる感温抵抗体。 ２ 導電材料が気相成長系炭素繊維に加えて導電
   性炭素粉末を含むものである、特許請求の範囲第
   １項記載の感温抵抗体。 ３ 気相成長系炭素繊維が炭化水素化合物を非酸
   化性雰囲気中で触媒の存在下に熱分解して得られ
   たものである、特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の感温抵抗体。