JPH05217711A - Ｐｔｃ組成物 - Google Patents
Ｐｔｃ組成物Info
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- JPH05217711A JPH05217711A JP5675992A JP5675992A JPH05217711A JP H05217711 A JPH05217711 A JP H05217711A JP 5675992 A JP5675992 A JP 5675992A JP 5675992 A JP5675992 A JP 5675992A JP H05217711 A JPH05217711 A JP H05217711A
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- Japan
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- thermoplastic resin
- ptc
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 発熱ムラを改善し、素子の耐久性を向上せし
めた面状発熱体素子の発熱要素を構成するＰＴＣ組成物
を提供する。 【構成】 カーボンブラックによって代表される導電性
粒子、窒化ホウ素、窒化アルミニウムなどの無機窒化物
粒子または粒径が0.1μmより小さい酸化マグネシウムお
よび熱可塑性樹脂からなるＰＴＣ組成物。
めた面状発熱体素子の発熱要素を構成するＰＴＣ組成物
を提供する。 【構成】 カーボンブラックによって代表される導電性
粒子、窒化ホウ素、窒化アルミニウムなどの無機窒化物
粒子または粒径が0.1μmより小さい酸化マグネシウムお
よび熱可塑性樹脂からなるＰＴＣ組成物。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＰＴＣ組成物に関す
る。更に詳しくは、発熱ムラを改善し、素子の耐久性を
向上せしめた面状発熱体素子の発熱要素を構成するＰＴ
Ｃ組成物に関する。
る。更に詳しくは、発熱ムラを改善し、素子の耐久性を
向上せしめた面状発熱体素子の発熱要素を構成するＰＴ
Ｃ組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】カーボンブラック、グラファイト、金属
粉末、金属メッキ粉末などの導電性粒子約10〜40容積%
および残部が熱可塑性樹脂よりなり、抵抗値に正の温度
係数を有するＰＴＣ組成物を発熱要素とし、そこに電極
を付設した面状発熱体素子が従来から知られている。
粉末、金属メッキ粉末などの導電性粒子約10〜40容積%
および残部が熱可塑性樹脂よりなり、抵抗値に正の温度
係数を有するＰＴＣ組成物を発熱要素とし、そこに電極
を付設した面状発熱体素子が従来から知られている。
【０００３】このＰＴＣ組成物は、温度によって抵抗値
が大きく変化するために、自己温度制御機能を有すると
いう特徴があるが、逆に温度ムラを生ずると、過熱のた
め熱劣化や焼損に至る危険性をも有している。例えば、
電極を付設した面状発熱体素子において、電極間隔が広
い場合には、熱伝導率の高い電極を通じての廃熱が大き
いため、電極付近の発熱体部分は温度が低く、電極-電
極間の中間部分など電極から離れた部分の発熱体は温度
が高くなる。
が大きく変化するために、自己温度制御機能を有すると
いう特徴があるが、逆に温度ムラを生ずると、過熱のた
め熱劣化や焼損に至る危険性をも有している。例えば、
電極を付設した面状発熱体素子において、電極間隔が広
い場合には、熱伝導率の高い電極を通じての廃熱が大き
いため、電極付近の発熱体部分は温度が低く、電極-電
極間の中間部分など電極から離れた部分の発熱体は温度
が高くなる。
【０００４】ところで、ＰＴＣ材料の特性として、高温
部の抵抗は低温部のそれよりも高くなるという傾向がみ
られる。この場合、電流は一様に流れるため、これらの
抵抗値の異なる部分を流れる電流値(Ｉ)は一定であり、
発熱量(Ｗ)は、 Ｗ＝ＩＶ＝Ｉ2Ｒ (ただし、Ｖは電圧) であるので、抵抗値(Ｒ)に比例する。この結果、高温部
分では益々発熱量が多くなり、最終的には劣化や焼損に
至ることになる。
部の抵抗は低温部のそれよりも高くなるという傾向がみ
られる。この場合、電流は一様に流れるため、これらの
抵抗値の異なる部分を流れる電流値(Ｉ)は一定であり、
発熱量(Ｗ)は、 Ｗ＝ＩＶ＝Ｉ2Ｒ (ただし、Ｖは電圧) であるので、抵抗値(Ｒ)に比例する。この結果、高温部
分では益々発熱量が多くなり、最終的には劣化や焼損に
至ることになる。
【０００５】このような現象は、多かれ少なかれＰＴＣ
材料にとっては避けられないことであるので、その主な
原因は熱可塑性樹脂成分の熱伝導率が電極形成成分のそ
れに対して低すぎることにある。熱可塑性樹脂として
は、オレフィン系重合体、ポリエステル、ポリアミドな
どが一般に用いられ、好ましくは無水マレイン酸グラフ
ト化ポリエチレン、エチレン-アクリル酸共重合体など
の極性基を有する接着性オレフィン系重合体が好んで用
いられるが、例えばポリエチレンの熱伝導度は0.22Ｗ・
ｍ-1・Ｋ-1(300Ｋ)程度と銅のそれの398Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1
(300Ｋ)に対して著しく低くなっている。
材料にとっては避けられないことであるので、その主な
原因は熱可塑性樹脂成分の熱伝導率が電極形成成分のそ
れに対して低すぎることにある。熱可塑性樹脂として
は、オレフィン系重合体、ポリエステル、ポリアミドな
どが一般に用いられ、好ましくは無水マレイン酸グラフ
ト化ポリエチレン、エチレン-アクリル酸共重合体など
の極性基を有する接着性オレフィン系重合体が好んで用
いられるが、例えばポリエチレンの熱伝導度は0.22Ｗ・
ｍ-1・Ｋ-1(300Ｋ)程度と銅のそれの398Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1
(300Ｋ)に対して著しく低くなっている。
【０００６】ＰＴＣ材料を形成する組成物中には、当然
導電性粒子が含有されているが、それが含有されても高
々数Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1程度にしか上昇しないので、この問
題を解決するためには、従来温度勾配を減少させるので
はなく、その差を小さくする手段がとられている。つま
り、電極間隔を狭くして、絶対的な温度差を減少させる
方法である。しかしながら、この方法では、次のような
欠点がみられる。 (1)電極面積が大きくなり、逆に発熱面積は小さくな
る。 (2)面状発熱体素子が重くなり、また柔軟性に欠けるよ
うになる。 (3)面状発熱体素子毎に、種々の抵抗値を有する配合の
ＰＴＣ組成物を用意しなければならない。
導電性粒子が含有されているが、それが含有されても高
々数Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1程度にしか上昇しないので、この問
題を解決するためには、従来温度勾配を減少させるので
はなく、その差を小さくする手段がとられている。つま
り、電極間隔を狭くして、絶対的な温度差を減少させる
方法である。しかしながら、この方法では、次のような
欠点がみられる。 (1)電極面積が大きくなり、逆に発熱面積は小さくな
る。 (2)面状発熱体素子が重くなり、また柔軟性に欠けるよ
うになる。 (3)面状発熱体素子毎に、種々の抵抗値を有する配合の
ＰＴＣ組成物を用意しなければならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、発熱
ムラを改善し、素子の耐久性を向上せしめた面状発熱体
素子の発熱要素を構成するＰＴＣ組成物を提供すること
にある。
ムラを改善し、素子の耐久性を向上せしめた面状発熱体
素子の発熱要素を構成するＰＴＣ組成物を提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
導電性粒子、無機窒化物粒子または粒径が0.1μmより小
さい酸化マグネシウム粒子および熱可塑性樹脂よりなる
ＰＴＣ組成物によって達成される。
導電性粒子、無機窒化物粒子または粒径が0.1μmより小
さい酸化マグネシウム粒子および熱可塑性樹脂よりなる
ＰＴＣ組成物によって達成される。
【０００９】窒化ホウ素、窒化アルミニウムなどの無機
窒化物および酸化マグネシウムは、30Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1(3
00Ｋ)以上という熱伝達係数および105Ω・cm以上という
抵抗値を有する、絶縁性で伝熱性の良好な無機充填剤で
ある。本発明においては、これらの無機充填剤が粒子と
して用いられるが、無機窒化物粒子についてはその粒径
範囲は約0.01〜10μm程度と格別限定されず、一方酸化
マグネシウム粒子については、成形性などの点から、そ
の粒径が0.1μmより小さいものが用いられる。これらの
無機充填剤粒子は、組成物中約3〜40容積%、好ましくは
約10〜30容積%であってかつ導電性粒子との合計量が約2
0〜70容積%、好ましくは約30〜60容積%占めるような割
合で用いられる。
窒化物および酸化マグネシウムは、30Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1(3
00Ｋ)以上という熱伝達係数および105Ω・cm以上という
抵抗値を有する、絶縁性で伝熱性の良好な無機充填剤で
ある。本発明においては、これらの無機充填剤が粒子と
して用いられるが、無機窒化物粒子についてはその粒径
範囲は約0.01〜10μm程度と格別限定されず、一方酸化
マグネシウム粒子については、成形性などの点から、そ
の粒径が0.1μmより小さいものが用いられる。これらの
無機充填剤粒子は、組成物中約3〜40容積%、好ましくは
約10〜30容積%であってかつ導電性粒子との合計量が約2
0〜70容積%、好ましくは約30〜60容積%占めるような割
合で用いられる。
【００１０】これらの特定の無機充填剤は、前記したよ
うな導電性粒子および熱可塑性樹脂と共に、用いられた
樹脂の軟化点よりも約10〜40℃高い温度で混練される。
この際、湿式による混合法も行われる。混練後は、用い
られた樹脂の軟化点よりも50℃以上高い温度でプレス成
形される。例えば、低密度ポリエチレンでは、約180〜2
10℃で約5〜15分間プレス成形される。
うな導電性粒子および熱可塑性樹脂と共に、用いられた
樹脂の軟化点よりも約10〜40℃高い温度で混練される。
この際、湿式による混合法も行われる。混練後は、用い
られた樹脂の軟化点よりも50℃以上高い温度でプレス成
形される。例えば、低密度ポリエチレンでは、約180〜2
10℃で約5〜15分間プレス成形される。
【００１１】プレス成形時に、ＰＴＣ組成物は金属箔上
に約0.05〜2mm程度の厚さで貼り合わされ、金属箔上に
必要なパターンをマスキングした後エッチングし、くし
形などの電極を形成させて、ＰＴＣ面状発熱体素子とす
る。得られた素子の両面に、シリコン系あるいはアクリ
ル系などの接着剤を用いてプラスチックフィルムと貼り
合わせてサンドウィッチ構造とし、これに端子を取り付
けて面状発熱体とする。これ以外の方法によっても、面
状発熱体素子および面状発熱体を作製することができ
る。
に約0.05〜2mm程度の厚さで貼り合わされ、金属箔上に
必要なパターンをマスキングした後エッチングし、くし
形などの電極を形成させて、ＰＴＣ面状発熱体素子とす
る。得られた素子の両面に、シリコン系あるいはアクリ
ル系などの接着剤を用いてプラスチックフィルムと貼り
合わせてサンドウィッチ構造とし、これに端子を取り付
けて面状発熱体とする。これ以外の方法によっても、面
状発熱体素子および面状発熱体を作製することができ
る。
【００１２】
【発明の効果】導電性粒子および熱可塑性樹脂よりなる
ＰＴＣ組成物中に、絶縁性で伝熱性の良好な無機充填剤
粒子を添加することにより、それから得られる面状発熱
体素子の発熱ムラを改善することができ、その結果とし
て次のような利点が得られるようになる。 (1)面状発熱体素子の局部的発熱を抑えることができる
ので、素子の劣化速度を低下させ、その耐久性を向上さ
せることができる。 (2)電極間間隔を広くとっても焼損するに至らないの
で、１枚の面状発熱体素子の発熱面積が大きくなる。 (3)１種類の混合組成(特定された体積抵抗値)と成形条
件との組み合わせだけで、様々な使用条件の面状発熱体
素子を電極の設計変更だけで作製することができ、少量
多品種生産コストを低下させる。
ＰＴＣ組成物中に、絶縁性で伝熱性の良好な無機充填剤
粒子を添加することにより、それから得られる面状発熱
体素子の発熱ムラを改善することができ、その結果とし
て次のような利点が得られるようになる。 (1)面状発熱体素子の局部的発熱を抑えることができる
ので、素子の劣化速度を低下させ、その耐久性を向上さ
せることができる。 (2)電極間間隔を広くとっても焼損するに至らないの
で、１枚の面状発熱体素子の発熱面積が大きくなる。 (3)１種類の混合組成(特定された体積抵抗値)と成形条
件との組み合わせだけで、様々な使用条件の面状発熱体
素子を電極の設計変更だけで作製することができ、少量
多品種生産コストを低下させる。
【００１３】
【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。
【００１４】実施例１ 接着性中密度ポリエチレン 60容積%(564g) (三井石油化学製品アドマーNE060) 窒化ホウ素 20容積%(468g) (三井東圧化学製品MBN-050；平均粒径70mμ、熱伝達係数50、抵抗値>108) カーボンブラック 20容積%(360g) (中部カーボン製品HTC#20；平均粒径120mμ) 以上の各成分を、150℃のオープンロール中に上記の順
序で投入し、投入終了後の巻き付きを確認した後、15分
間混練し、混練物を200℃、20kg/cm2、10分間の条件下
でプレス成形した。得られた成形物(厚さ300μm)の体積
抵抗率は、3.0×103Ω・cmであった。
序で投入し、投入終了後の巻き付きを確認した後、15分
間混練し、混練物を200℃、20kg/cm2、10分間の条件下
でプレス成形した。得られた成形物(厚さ300μm)の体積
抵抗率は、3.0×103Ω・cmであった。
【００１５】この成形物に、5mm×30mm×50μmの銅箔２
枚を30mmの間隔をおいて平行に接着し、これらを電極と
して室温下(25℃)で交流電場を印加した。電圧を50Vか
ら1V/分の昇圧速度で昇圧すると、205V印加時に電極-電
極間の中間部分が焼損した。電極間の間隔を5mmにする
と、300Vでも問題がなく、その発熱分布は全体を通して
100±3℃であった。
枚を30mmの間隔をおいて平行に接着し、これらを電極と
して室温下(25℃)で交流電場を印加した。電圧を50Vか
ら1V/分の昇圧速度で昇圧すると、205V印加時に電極-電
極間の中間部分が焼損した。電極間の間隔を5mmにする
と、300Vでも問題がなく、その発熱分布は全体を通して
100±3℃であった。
【００１６】実施例２ エチレン-アクリル酸共重合体 55容積%(511g) (エクソン化学製品エスコールTR5001) 酸化マグネシウム 20容積%(730g) (宇部興産製品1000A；平均粒径95mμ、熱伝達係数60、抵抗値>108) カーボンブラック 25容積%(450g) (キャボット社製品BP160；平均粒径70mμ) 以上の各成分を用い、実施例１と同様にして混練(ただ
し、120℃、10分間)および成形(ただし、180℃、15kg/c
m2、9分間)を行い、体積抵抗率3.0×103Ω・cm、厚さ30
0μmの成形物を得た。
し、120℃、10分間)および成形(ただし、180℃、15kg/c
m2、9分間)を行い、体積抵抗率3.0×103Ω・cm、厚さ30
0μmの成形物を得た。
【００１７】この成形物について、実施例１と同様の耐
久性試験を行ったところ、電極間間隔30mmでは190Vで焼
損し、5mmでは300Vでも問題はなく、その発熱分布は全
体を通して82±3℃であった。
久性試験を行ったところ、電極間間隔30mmでは190Vで焼
損し、5mmでは300Vでも問題はなく、その発熱分布は全
体を通して82±3℃であった。
【００１８】比較例 実施例１において、接着性中密度ポリエチレンを80容積
%(752g)、カーボンブラックを20容積%(360g)用い、実施
例１と同様にして混練(ただし、150℃、13分間)および
成形(ただし、200℃、10kg/cm2、9分間)を行い、体積抵
抗率3.0×103Ω・cm、厚さ300μmの成形物を得た。
%(752g)、カーボンブラックを20容積%(360g)用い、実施
例１と同様にして混練(ただし、150℃、13分間)および
成形(ただし、200℃、10kg/cm2、9分間)を行い、体積抵
抗率3.0×103Ω・cm、厚さ300μmの成形物を得た。
【００１９】この成形物について、実施例１と同様の耐
久性試験を行ったところ、電極間間隔30mmでは73Vで焼
損し、5mmでは170Vで焼損し、2mmでは300Vでも安定であ
った。また、その発熱分布は、100±2℃であった。
久性試験を行ったところ、電極間間隔30mmでは73Vで焼
損し、5mmでは170Vで焼損し、2mmでは300Vでも安定であ
った。また、その発熱分布は、100±2℃であった。
【００２０】以上の結果から、各実施例では電極間間隔
5mmの場合300Vでも焼損しないのに対し、比較例では170
Vで焼損し、その性能に明らかな差が認められる。
5mmの場合300Vでも焼損しないのに対し、比較例では170
Vで焼損し、その性能に明らかな差が認められる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年８月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】 このような現象は、多かれ少なかれＰＴ
Ｃ材料にとっては避けられないことであるので、その主
な原因は熱可塑性樹脂成分の熱伝導率が電極形成成分の
それに対して低すぎることにある。熱可塑性樹脂として
は、オレフイン系重合体、ポリエステル、ポリアミドな
どが一般に用いられ、好ましくは無水マレイン酸グラフ
ト化ポリエチレン、エチレン−アクリル酸共重合体など
の極性基を有する接着性オレフイン系重合体が用いられ
るが、例えばポリエチレンの熱伝導度は０．２２Ｗ・ｍ
−１・Ｋ−１（３００Ｋ）程度と銅のそれの３９８Ｗ・
ｍ−１・Ｋ−１（３００Ｋ）に対して著しく低くなって
いる。
Ｃ材料にとっては避けられないことであるので、その主
な原因は熱可塑性樹脂成分の熱伝導率が電極形成成分の
それに対して低すぎることにある。熱可塑性樹脂として
は、オレフイン系重合体、ポリエステル、ポリアミドな
どが一般に用いられ、好ましくは無水マレイン酸グラフ
ト化ポリエチレン、エチレン−アクリル酸共重合体など
の極性基を有する接着性オレフイン系重合体が用いられ
るが、例えばポリエチレンの熱伝導度は０．２２Ｗ・ｍ
−１・Ｋ−１（３００Ｋ）程度と銅のそれの３９８Ｗ・
ｍ−１・Ｋ−１（３００Ｋ）に対して著しく低くなって
いる。
Claims (3)
- 【請求項１】 導電性粒子、無機窒化物粒子および熱可
塑性樹脂よりなるＰＴＣ組成物。 - 【請求項２】 導電性粒子、粒径が0.1μmより小さい酸
化マグネシウム粒子および熱可塑性樹脂よりなるＰＴＣ
組成物。 - 【請求項３】 請求項１または２記載のＰＴＣ組成物を
発熱要素として用いた面状発熱体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5675992A JPH05217711A (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | Ｐｔｃ組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5675992A JPH05217711A (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | Ｐｔｃ組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05217711A true JPH05217711A (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=13036432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5675992A Pending JPH05217711A (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | Ｐｔｃ組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05217711A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR960032513A (ko) * | 1995-02-28 | 1996-09-17 | 다구치 다마우즈 | 정온도계수 소자 및 이의 제조방법 |
| US6949305B2 (en) * | 2000-12-26 | 2005-09-27 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Separator for fuel cell, method for producing separator and fuel cell applied with separator |
| JP2007250911A (ja) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 導電性組成物、導電性組成物シートおよびそれらを用いた有機質正特性サーミスタ素子ならびに該有機質正特性サーミスタ素子の製造方法 |
| CN102237164A (zh) * | 2010-04-26 | 2011-11-09 | 聚鼎科技股份有限公司 | 过电流保护元件 |
| US8230786B2 (en) * | 2002-06-05 | 2012-07-31 | Kba-Giori S.A. | Method of manufacturing an engraved plate |
| JP2020157937A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 住友理工株式会社 | 内装部品 |
-
1992
- 1992-02-07 JP JP5675992A patent/JPH05217711A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR960032513A (ko) * | 1995-02-28 | 1996-09-17 | 다구치 다마우즈 | 정온도계수 소자 및 이의 제조방법 |
| US6949305B2 (en) * | 2000-12-26 | 2005-09-27 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Separator for fuel cell, method for producing separator and fuel cell applied with separator |
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| US8574714B2 (en) | 2002-06-05 | 2013-11-05 | Kba-Giori S.A. | Method of manufacturing an engraved plate |
| JP2007250911A (ja) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 導電性組成物、導電性組成物シートおよびそれらを用いた有機質正特性サーミスタ素子ならびに該有機質正特性サーミスタ素子の製造方法 |
| CN102237164A (zh) * | 2010-04-26 | 2011-11-09 | 聚鼎科技股份有限公司 | 过电流保护元件 |
| CN102237164B (zh) * | 2010-04-26 | 2015-11-25 | 聚鼎科技股份有限公司 | 过电流保护元件 |
| JP2020157937A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 住友理工株式会社 | 内装部品 |
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