JPH0474383B2 - - Google Patents
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- JPH0474383B2 JPH0474383B2 JP60270700A JP27070085A JPH0474383B2 JP H0474383 B2 JPH0474383 B2 JP H0474383B2 JP 60270700 A JP60270700 A JP 60270700A JP 27070085 A JP27070085 A JP 27070085A JP H0474383 B2 JPH0474383 B2 JP H0474383B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
- H01C7/027—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient consisting of conducting or semi-conducting material dispersed in a non-conductive organic material
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は正温度特性（PTC）を有する組成物
に関し、詳しくは耐電圧が高く、しかも発熱体と
して用いた場合発熱の分布が均一で製品の寿命が
長く、過電流保護素子や発熱体として有効に利用
することのできる高分子正温度特性組成物に関す
る。
に関し、詳しくは耐電圧が高く、しかも発熱体と
して用いた場合発熱の分布が均一で製品の寿命が
長く、過電流保護素子や発熱体として有効に利用
することのできる高分子正温度特性組成物に関す
る。
電気抵抗値が特定の温度領域に達すると急激に
増大する特性（正温度特性）を有する材料とし
て、チタン酸バリウムのような無機材料や結晶性
重合体にカーボンブラツクなどの導電性粒子を配
合した組成物が知られている（特公昭50−33707
号、同56−10352号など）。
増大する特性（正温度特性）を有する材料とし
て、チタン酸バリウムのような無機材料や結晶性
重合体にカーボンブラツクなどの導電性粒子を配
合した組成物が知られている（特公昭50−33707
号、同56−10352号など）。
これら従来から知られているものは、過電流保
護素子や発熱体として有用ではあるものの、電圧
の比較的高い条件下での使用や予期しない過電圧
が印加された場合、耐電圧が十分でなく、破壊さ
れてしまいという問題があつた。
護素子や発熱体として有用ではあるものの、電圧
の比較的高い条件下での使用や予期しない過電圧
が印加された場合、耐電圧が十分でなく、破壊さ
れてしまいという問題があつた。
そこで本発明者らは上記従来の問題点を解消
し、十分な正温度特性を有し、しかも耐電圧性の
十分に高い高分子正温度特性組成物を得るべく
種々検討を重ねた。その結果、結晶性重合体と導
電性粉体からなる混合物に半導電性無機物質を配
合することにより耐電圧性にすぐれた素子を製造
しうることを見出し、本発明を完成するに至つ
た。
し、十分な正温度特性を有し、しかも耐電圧性の
十分に高い高分子正温度特性組成物を得るべく
種々検討を重ねた。その結果、結晶性重合体と導
電性粉体からなる混合物に半導電性無機物質を配
合することにより耐電圧性にすぐれた素子を製造
しうることを見出し、本発明を完成するに至つ
た。
すなわち本発明は、結晶性重合体40〜90重量％
および導電性粉体60〜10重量％からなる混合物
100重量部に対して、比抵抗10-2〜108Ωcmの炭化
ホウ素を10〜300重量部配合してなる高分子正温
度特性組成物を提供するものである。
および導電性粉体60〜10重量％からなる混合物
100重量部に対して、比抵抗10-2〜108Ωcmの炭化
ホウ素を10〜300重量部配合してなる高分子正温
度特性組成物を提供するものである。
本発明において用いる結晶性重合体としては特
に制限はなく様々なものを挙げることができる
が、通常は高密度ポリエチレン、低密度ポリエチ
レン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレンコ
ポリマーなどのポリオレフイン、オレフイン系共
重合体、各種のポリアミド、ポリエステルあるい
はフツ素含有エチレン系重合体さらにはこれらの
変性物などであり、これらを単独で若しくは組合
せて用いる。
に制限はなく様々なものを挙げることができる
が、通常は高密度ポリエチレン、低密度ポリエチ
レン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレンコ
ポリマーなどのポリオレフイン、オレフイン系共
重合体、各種のポリアミド、ポリエステルあるい
はフツ素含有エチレン系重合体さらにはこれらの
変性物などであり、これらを単独で若しくは組合
せて用いる。
次に本発明においては導電性粉体を用いる。こ
こで導電性粉体としては種々のものが挙げられ、
具体的には例えばオイルフアーネスブラツク、サ
ーマルブラツク、アセチレンブラツク等のカーボ
ンブラツク；グラフアイト；金属粉体；炭素繊維
粉砕物あるいはこれらの混合物等が挙げられ、特
にカーボンブラツク、グラフアイトが好適であ
る。この導電性粉体としては平均粒径が10〜200
ｍμ、好ましくは15〜100ｍμのものが用いられ
る。ここで平均粒径が10ｍμ未満のものである
と、特定温度領域に到達した際の抵抗増大倍率が
十分でなく、一方、平均粒径が200ｍμを超えた
ものであると、室温での電気抵抗が大きくなるた
め好ましくない。
こで導電性粉体としては種々のものが挙げられ、
具体的には例えばオイルフアーネスブラツク、サ
ーマルブラツク、アセチレンブラツク等のカーボ
ンブラツク；グラフアイト；金属粉体；炭素繊維
粉砕物あるいはこれらの混合物等が挙げられ、特
にカーボンブラツク、グラフアイトが好適であ
る。この導電性粉体としては平均粒径が10〜200
ｍμ、好ましくは15〜100ｍμのものが用いられ
る。ここで平均粒径が10ｍμ未満のものである
と、特定温度領域に到達した際の抵抗増大倍率が
十分でなく、一方、平均粒径が200ｍμを超えた
ものであると、室温での電気抵抗が大きくなるた
め好ましくない。
上記導電性粉体としては粒径を異にする２種以
上の導電性粉体を混合したものであつてもよい。
上の導電性粉体を混合したものであつてもよい。
前記結晶性重合体と上記導電性粉体の配合比
は、前者40〜94重量％、好ましくは50〜80重量％
に対して後者60〜10重量％、好ましくは50〜20重
量％である。ここで導電性粉対の配合割合が上記
割合より多いと十分な正温度特性を発現すること
ができない。また、導電性粉体の配合割合が上記
割合より少ないと十分な導電性が得られない。
は、前者40〜94重量％、好ましくは50〜80重量％
に対して後者60〜10重量％、好ましくは50〜20重
量％である。ここで導電性粉対の配合割合が上記
割合より多いと十分な正温度特性を発現すること
ができない。また、導電性粉体の配合割合が上記
割合より少ないと十分な導電性が得られない。
本発明は、このように結晶性重合体と導電性粉
体を混合して得られる混合物に対して、比抵抗
10-2〜108Ωcmの炭化ホウ素を配合し混練してな
るものである。
体を混合して得られる混合物に対して、比抵抗
10-2〜108Ωcmの炭化ホウ素を配合し混練してな
るものである。
この炭化ホウ素は粉体または繊維を用いること
ができる。炭化ホウ素粉体としては平均粒径
300μ以下、好ましくは100μ以下のものが用いら
れる。ここで平均粒径が300μを超えたものであ
ると耐電圧性の向上効果が小さくなるため好まし
くない。炭化ホウ素繊維としては糸径0.1〜100μ、
繊維長１〜5000μのものが好適である。
ができる。炭化ホウ素粉体としては平均粒径
300μ以下、好ましくは100μ以下のものが用いら
れる。ここで平均粒径が300μを超えたものであ
ると耐電圧性の向上効果が小さくなるため好まし
くない。炭化ホウ素繊維としては糸径0.1〜100μ、
繊維長１〜5000μのものが好適である。
本発明において、上記結晶性重合体および導電
性粉体の混合物と、炭化ホウ素の配合割合は、前
者100重量部に対し後者10〜300重量部、好ましく
は15〜200重量部である。ここで炭化ホウ素の配
合量が10重量部未満であると十分な耐電圧性を得
ることができない。一方炭化ホウ素の配合量が
300重量部を超えると混練が困難となるため好ま
しくない。
性粉体の混合物と、炭化ホウ素の配合割合は、前
者100重量部に対し後者10〜300重量部、好ましく
は15〜200重量部である。ここで炭化ホウ素の配
合量が10重量部未満であると十分な耐電圧性を得
ることができない。一方炭化ホウ素の配合量が
300重量部を超えると混練が困難となるため好ま
しくない。
なお、上記両者の混練は通常の混練機、例えば
バンバリーミキサーや混練ロールなどを用いて行
なえばよい。混練温度は特に制限はないが、通
常、用いる結晶性重合体の融点以上の温度、好ま
しくは該融点より30℃以上高い温度とする。この
ような温度で混練することにより常温での比抵抗
を小さくすることができる。また、混練時間とし
ては上記混練温度、すなわち用いる結晶性重合体
の融点以上の温度に達してからの混練時間が５分
間以上であれば十分である。なお、この混練時乃
至は混練後に結晶性重合体の架橋剤、例えば有機
パーオキサイドを添加してもよい。有機パーオキ
サイドとしては２，５−ジメチル−２，５−ジ
（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、ベンゾ
イルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベン
ゾエート、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチル
クミルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキサイ
ドなどを例示することができる。また、必要に応
じて混練物の成形後、放射線による架橋を行なつ
てもよい。
バンバリーミキサーや混練ロールなどを用いて行
なえばよい。混練温度は特に制限はないが、通
常、用いる結晶性重合体の融点以上の温度、好ま
しくは該融点より30℃以上高い温度とする。この
ような温度で混練することにより常温での比抵抗
を小さくすることができる。また、混練時間とし
ては上記混練温度、すなわち用いる結晶性重合体
の融点以上の温度に達してからの混練時間が５分
間以上であれば十分である。なお、この混練時乃
至は混練後に結晶性重合体の架橋剤、例えば有機
パーオキサイドを添加してもよい。有機パーオキ
サイドとしては２，５−ジメチル−２，５−ジ
（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、ベンゾ
イルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベン
ゾエート、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチル
クミルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキサイ
ドなどを例示することができる。また、必要に応
じて混練物の成形後、放射線による架橋を行なつ
てもよい。
このようにして得られる本発明の高分子正温度
特性組成物は既知の各種成形手段により所望形状
に成形され素子など最終製品とされる。
特性組成物は既知の各種成形手段により所望形状
に成形され素子など最終製品とされる。
本発明によれば耐電圧性の高い、特に瞬間的な
過電圧に対する耐電圧性の高い正温度特性素子を
得ることができる。
過電圧に対する耐電圧性の高い正温度特性素子を
得ることができる。
しかも本発明の高分子特性組成物を成形し発熱
体として用いた場合、炭化ホウ素成分も同時に発
熱し熱伝導にもすぐれるため、発熱の分布が均一
で製品の寿命が長い。勿論本発明の組成物は特定
温度領域に昇温時の抵抗増大倍率も大きい。
体として用いた場合、炭化ホウ素成分も同時に発
熱し熱伝導にもすぐれるため、発熱の分布が均一
で製品の寿命が長い。勿論本発明の組成物は特定
温度領域に昇温時の抵抗増大倍率も大きい。
したがつて、本発明は過電流保護素子や発熱
体、特に高圧用過電流保護素子の素材として有効
に利用することができる。
体、特に高圧用過電流保護素子の素材として有効
に利用することができる。
次に本発明の実施例を示す。
実施例 １
結晶性重合体として高密度ポリエチレン（出光
石油化学(株)製：出光ポリエチレン520B）24ｇと、
導電性分体としてカーボンブラツク（三菱化成(株)
製：ダイヤブラツクＥ、平均粒径43ｍμ）16ｇと
を混合した。この混合物100重量部に対して、炭
化ホウ素粉（電気化学工業(株)製：デンカボロン
F1、平均粒径5μ、比抵抗0.55Ωcm）を100重量部
配合してラボプラストミルに供給し、溶融混練し
たのち、架橋剤として２，５−ジメチル−２，５
−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３を
0.6重量部加え、さらに混練して高分子正温度特
性組成物を得た。
石油化学(株)製：出光ポリエチレン520B）24ｇと、
導電性分体としてカーボンブラツク（三菱化成(株)
製：ダイヤブラツクＥ、平均粒径43ｍμ）16ｇと
を混合した。この混合物100重量部に対して、炭
化ホウ素粉（電気化学工業(株)製：デンカボロン
F1、平均粒径5μ、比抵抗0.55Ωcm）を100重量部
配合してラボプラストミルに供給し、溶融混練し
たのち、架橋剤として２，５−ジメチル−２，５
−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３を
0.6重量部加え、さらに混練して高分子正温度特
性組成物を得た。
ここで得られた組成物をプレス成形してシート
を得たのち、このシートの表裏両面に肉厚35μの
電解ニツケル箔を重ね合せ、プレス成形機により
圧着して、肉厚1.8mmの積層シートとした。
を得たのち、このシートの表裏両面に肉厚35μの
電解ニツケル箔を重ね合せ、プレス成形機により
圧着して、肉厚1.8mmの積層シートとした。
この積層シートから７×８mmの小片を切り出
し、この小片の両面ニツケル箔間の室温における
電気抵抗値を測定したところ、20Ωであつた。次
いで、この小片を130℃に昇温した際の電気抵抗
値の室温における電気抵抗値に対する倍率（抵抗
増大倍率）を測定したところ、106.2倍であつた。
また、室温において、小片に瞬間的に電圧を印加
して破壊に至る電圧（動的耐電圧）を測定したと
ころ450Vであり、徐々に印加電圧を上げた場合
の耐電圧・（静的耐電圧）は1000Vにおいても破
壊しなかつた。さらに、この小片の表裏面のニツ
ケル箔にリード線をハンダ付けし、本体をエポキ
シ樹脂により被覆した場合の動的耐電圧、静的耐
電圧も上記と同じであつた。
し、この小片の両面ニツケル箔間の室温における
電気抵抗値を測定したところ、20Ωであつた。次
いで、この小片を130℃に昇温した際の電気抵抗
値の室温における電気抵抗値に対する倍率（抵抗
増大倍率）を測定したところ、106.2倍であつた。
また、室温において、小片に瞬間的に電圧を印加
して破壊に至る電圧（動的耐電圧）を測定したと
ころ450Vであり、徐々に印加電圧を上げた場合
の耐電圧・（静的耐電圧）は1000Vにおいても破
壊しなかつた。さらに、この小片の表裏面のニツ
ケル箔にリード線をハンダ付けし、本体をエポキ
シ樹脂により被覆した場合の動的耐電圧、静的耐
電圧も上記と同じであつた。
また、上記積層シートから40mm×40mmの小片を
切り出し、その両面にリード線を接続し、直流
30Vを５分間印加した後、画像赤外線放射温度計
で表面の温度分布を測定したところ、最高温度は
112℃で、最低温度との差は５℃で均一であつた。
これは、中心部の温度が高く、放熱のために周辺
部の温度が低い、正規な温度分布であつた。
切り出し、その両面にリード線を接続し、直流
30Vを５分間印加した後、画像赤外線放射温度計
で表面の温度分布を測定したところ、最高温度は
112℃で、最低温度との差は５℃で均一であつた。
これは、中心部の温度が高く、放熱のために周辺
部の温度が低い、正規な温度分布であつた。
こらに、この状態で200時間通電した後も、表
面温度の変化＋２％であり、放冷後の抵抗値変化
も−２％と小さい値であつた。
面温度の変化＋２％であり、放冷後の抵抗値変化
も−２％と小さい値であつた。
比較例 １
実施例１における高密度ポリエチレンとカーボ
ンブラツクとの混合物をラボプラストミルにより
混練し、同様の架橋剤を加えて混練組成物を得
た。この組成物より実施例１と同様にしに肉厚
2.0mmの積層シートを得た。このシートから切り
出した８×８mmの小片につき室温での電気抵抗値
を測定したところ20Ωであつた。また、130℃に
昇温した際の抵抗増大倍率は107.5倍であつた。さ
らにこの小片の動的耐電圧を測定したところ
300Vであり、静的耐電圧は1000Vにおいても破
壊しなかつた。
ンブラツクとの混合物をラボプラストミルにより
混練し、同様の架橋剤を加えて混練組成物を得
た。この組成物より実施例１と同様にしに肉厚
2.0mmの積層シートを得た。このシートから切り
出した８×８mmの小片につき室温での電気抵抗値
を測定したところ20Ωであつた。また、130℃に
昇温した際の抵抗増大倍率は107.5倍であつた。さ
らにこの小片の動的耐電圧を測定したところ
300Vであり、静的耐電圧は1000Vにおいても破
壊しなかつた。
比較例 ２
実施例１において、炭化ホウ素粉に代えて電気
絶縁体である水酸化アルミニウム（日本軽金属(株)
製：B703、平均粒径0.4μ）を100重量部用いたこ
と以外は実施例１と同様の操作をして肉厚1.8mm
の積層シートを得た。この積層シートから６×６
mmの小片を切り出し、室温における電気抵抗値を
測定したところ20Ωであつた。また、130℃に昇
温した際の抵抗増大倍率は106.1倍であつた。さら
にこの小片の動的耐電圧は355Vであり、静的耐
電圧は700Vであつた。
絶縁体である水酸化アルミニウム（日本軽金属(株)
製：B703、平均粒径0.4μ）を100重量部用いたこ
と以外は実施例１と同様の操作をして肉厚1.8mm
の積層シートを得た。この積層シートから６×６
mmの小片を切り出し、室温における電気抵抗値を
測定したところ20Ωであつた。また、130℃に昇
温した際の抵抗増大倍率は106.1倍であつた。さら
にこの小片の動的耐電圧は355Vであり、静的耐
電圧は700Vであつた。
Claims (1)
- １ 結晶性重合体40〜90重量％および導電性粉体
60〜10重量％からなる混合物100重量部に対して、
比抵抗10-2〜108Ωcmの炭化ホウ素を10〜300重量
部配合してなる高分子正温度特性組成物。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60270700A JPS62131065A (ja) | 1985-12-03 | 1985-12-03 | 高分子正温度特性組成物 |
| US06/934,495 US4732701A (en) | 1985-12-03 | 1986-11-24 | Polymer composition having positive temperature coefficient characteristics |
| DE8686116686T DE3687062T2 (de) | 1985-12-03 | 1986-12-01 | Polymerzusammensetzung mit positiven temperaturkoeffizienten-charakteristiken. |
| EP86116686A EP0224903B1 (en) | 1985-12-03 | 1986-12-01 | Polymer composition having positive temperature coefficient characteristics |
| CA000524339A CA1301986C (en) | 1985-12-03 | 1986-12-02 | Polymer composition having positive temperature coefficient characteristics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60270700A JPS62131065A (ja) | 1985-12-03 | 1985-12-03 | 高分子正温度特性組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62131065A JPS62131065A (ja) | 1987-06-13 |
| JPH0474383B2 true JPH0474383B2 (ja) | 1992-11-26 |
Family
ID=17489740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60270700A Granted JPS62131065A (ja) | 1985-12-03 | 1985-12-03 | 高分子正温度特性組成物 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0224903B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62131065A (ja) |
| CA (1) | CA1301986C (ja) |
| DE (1) | DE3687062T2 (ja) |
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| JPH0777161B2 (ja) * | 1986-10-24 | 1995-08-16 | 日本メクトロン株式会社 | Ｐｔｃ組成物、その製造法およびｐｔｃ素子 |
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| US6236302B1 (en) | 1998-03-05 | 2001-05-22 | Bourns, Inc. | Multilayer conductive polymer device and method of manufacturing same |
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| JP2002526911A (ja) | 1998-09-25 | 2002-08-20 | ブアンズ・インコーポレイテッド | 正温度係数重合体物質を製造するための二段法 |
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1986
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- 1986-12-01 DE DE8686116686T patent/DE3687062T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1986-12-01 EP EP86116686A patent/EP0224903B1/en not_active Expired - Lifetime
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