JPH06323924A - 高分子感温体およびそれを用いた感熱素子 - Google Patents
高分子感温体およびそれを用いた感熱素子Info
- Publication number
- JPH06323924A JPH06323924A JP5111235A JP11123593A JPH06323924A JP H06323924 A JPH06323924 A JP H06323924A JP 5111235 A JP5111235 A JP 5111235A JP 11123593 A JP11123593 A JP 11123593A JP H06323924 A JPH06323924 A JP H06323924A
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- JP
- Japan
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- temperature
- polymer
- polyamide
- temperature sensor
- sensor
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気採暖具などの可撓性の温度センサや感温
ヒータに用いる感温特性および耐熱安定性に優れた高分
子感温体およびそれを用いた感熱素子を提供する。 【構成】 ポリアミドにヨウ化鉄と、リン濃度と分子量
が適度の値をもつ亜リン酸エステル系化合物とを配合し
て高分子感温体を構成する。この高分子感温体を用い
て、鋭敏な温度検知性と優れた熱安定性を有する感熱素
子を提供することができる。
ヒータに用いる感温特性および耐熱安定性に優れた高分
子感温体およびそれを用いた感熱素子を提供する。 【構成】 ポリアミドにヨウ化鉄と、リン濃度と分子量
が適度の値をもつ亜リン酸エステル系化合物とを配合し
て高分子感温体を構成する。この高分子感温体を用い
て、鋭敏な温度検知性と優れた熱安定性を有する感熱素
子を提供することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気採暖具などの可撓
性の温度センサや感温ヒータに用いる高分子感温体およ
びそれを用いた感熱素子に関する。
性の温度センサや感温ヒータに用いる高分子感温体およ
びそれを用いた感熱素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の高分子感温体は、一般に
一対の巻き線電極間に配設され、可撓性線状の温度セン
サや感熱ヒータとして用いられている。この高分子感温
体としては、ナイロン１２や特開昭５５−１００６９３
号公報に開示されている変性ナイロン１１（ＡＴＯ−Ｃ
ＨＩＭＩＥ社製、商品名「リルサンＮナイロン」）など
のポリアミド組成物が用いられ、その静電容量や抵抗値
あるいはインピーダンスなどの温度変化を検出すること
により温度センサとしての機能を果たしている。さらに
特公昭６０−４８０８１号公報には亜リン酸エステルを
熱劣化改良剤として添加したポリアミド組成物が特開昭
６４−３０２０３号公報では銅不活性化剤とフェノール
系酸化防止剤を添加したイオン伝導性感熱組成物が開示
されている。
一対の巻き線電極間に配設され、可撓性線状の温度セン
サや感熱ヒータとして用いられている。この高分子感温
体としては、ナイロン１２や特開昭５５−１００６９３
号公報に開示されている変性ナイロン１１（ＡＴＯ−Ｃ
ＨＩＭＩＥ社製、商品名「リルサンＮナイロン」）など
のポリアミド組成物が用いられ、その静電容量や抵抗値
あるいはインピーダンスなどの温度変化を検出すること
により温度センサとしての機能を果たしている。さらに
特公昭６０−４８０８１号公報には亜リン酸エステルを
熱劣化改良剤として添加したポリアミド組成物が特開昭
６４−３０２０３号公報では銅不活性化剤とフェノール
系酸化防止剤を添加したイオン伝導性感熱組成物が開示
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の高分子感温体では、例えばナイロン１２は吸湿率
が低い点は優れているが、温度センサとしては湿度によ
る感温特性の変動が大きいため、実用に供し難い。また
特開昭５５−１００６９３号公報の変性ポリアミドにお
いては、インピーダンスの温度依存性が小さいため温度
検出感度が低く、耐熱安定性に劣る。このため耐湿度
性、感温性の改善のため、特公平３−５０４０１号公報
に開示されているようにフェノール系化合物のアルデヒ
ド重縮合体を配合した組成物が提案されている。しかし
これらはいずれもインピーダンスの温度依存性が低く、
また長期間にわたる熱安定性が不十分であるなどの問題
点があった。
従来の高分子感温体では、例えばナイロン１２は吸湿率
が低い点は優れているが、温度センサとしては湿度によ
る感温特性の変動が大きいため、実用に供し難い。また
特開昭５５−１００６９３号公報の変性ポリアミドにお
いては、インピーダンスの温度依存性が小さいため温度
検出感度が低く、耐熱安定性に劣る。このため耐湿度
性、感温性の改善のため、特公平３−５０４０１号公報
に開示されているようにフェノール系化合物のアルデヒ
ド重縮合体を配合した組成物が提案されている。しかし
これらはいずれもインピーダンスの温度依存性が低く、
また長期間にわたる熱安定性が不十分であるなどの問題
点があった。
【０００４】本発明は上記課題を解決するもので、イン
ピーダンスの温度依存性が大きく、かつ熱安定性に優れ
た高分子感温体およびそれを用いた感熱素子を提供する
ことを目的とするものである。
ピーダンスの温度依存性が大きく、かつ熱安定性に優れ
た高分子感温体およびそれを用いた感熱素子を提供する
ことを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、ポリアミドに、ヨウ化鉄と、リン濃度が３
〜２０重量％で分子量２００〜５,0００の亜リン酸エス
テル系化合物とを配合した組成物を感温体として用いる
ようにしたものである。
に本発明は、ポリアミドに、ヨウ化鉄と、リン濃度が３
〜２０重量％で分子量２００〜５,0００の亜リン酸エス
テル系化合物とを配合した組成物を感温体として用いる
ようにしたものである。
【０００６】また、上記の高分子感温体を一対の電極間
に配設し、高分子感温体の物理的性質の温度変化を両電
極で検出するようにしたものである。
に配設し、高分子感温体の物理的性質の温度変化を両電
極で検出するようにしたものである。
【０００７】
【作用】一般に、高分子感温体は、一対の銅あるいは銅
合金の巻き線電極間に配設されて、可撓性線状の温度セ
ンサや感熱ヒータとして用いられる。これら温度センサ
や感熱ヒータとしての耐熱安定性は、高分子感温体自体
の安定性と巻き線電極の表面状態により決まる。本発明
のポリアミド組成物を用いた場合、高分子感温体中のヨ
ウ化鉄がもつイオンキャリヤ性によりインピーダンスの
温度依存性を著しく高めるとともに、熱的にも安定なも
のとなる。しかも、テトラフェニル・ジプロピレングリ
コールジホスファイト、テトラフェニルテトラ（トリデ
シル）ペンタエリスリトールテトラホスファイトおよび
水添フェノールＡ・ペンタエリスリトールホスファイト
ポリマのように、高分子量でかつリン濃度の高いジホス
ファイトまたはテトラホスファイトあるいはホスファイ
ト系ポリマのもつ酸化防止性と還元防錆作用の相乗効果
により熱劣化性が著しく抑制される。リン濃度が低いと
この効果は低く、また高すぎても実用的でない。リン濃
度は３〜２０重量％で効果があるが、望ましくは５〜１
５重量％で最も良い値を示す。また分子量が低いと高温
で揮発しやすく、効果の持続性に乏しい。また５,0００
を越えると分散が難しくなるので、望ましくは３００〜
３,5００が実用的である。本発明の高分子感温体におけ
る過塩素酸塩と亜リン酸エステル系化合物との組み合わ
せは、作用が重複してもお互いに疎外されるものでな
く、加算されて相乗作用を持つ。従って、高分子感温体
の熱安定性を向上させ、温度センサや感熱ヒータとして
耐熱安定性を著しく増すものと考えられる。さらにオキ
シ安息香酸エステルのホルムアルデヒド重縮合体の配合
により強力な吸湿防止作用を付与することができる。上
記のアルデヒド重縮合体はポリアミドと相溶性がよく、
ポリアミド中で水素結合サイトに水分子の代わりに配位
して吸湿性を低減させ、湿度による感温特性の変動を低
減させる。またそのアミド基への作用により感温性を増
大する効果も示す。
合金の巻き線電極間に配設されて、可撓性線状の温度セ
ンサや感熱ヒータとして用いられる。これら温度センサ
や感熱ヒータとしての耐熱安定性は、高分子感温体自体
の安定性と巻き線電極の表面状態により決まる。本発明
のポリアミド組成物を用いた場合、高分子感温体中のヨ
ウ化鉄がもつイオンキャリヤ性によりインピーダンスの
温度依存性を著しく高めるとともに、熱的にも安定なも
のとなる。しかも、テトラフェニル・ジプロピレングリ
コールジホスファイト、テトラフェニルテトラ（トリデ
シル）ペンタエリスリトールテトラホスファイトおよび
水添フェノールＡ・ペンタエリスリトールホスファイト
ポリマのように、高分子量でかつリン濃度の高いジホス
ファイトまたはテトラホスファイトあるいはホスファイ
ト系ポリマのもつ酸化防止性と還元防錆作用の相乗効果
により熱劣化性が著しく抑制される。リン濃度が低いと
この効果は低く、また高すぎても実用的でない。リン濃
度は３〜２０重量％で効果があるが、望ましくは５〜１
５重量％で最も良い値を示す。また分子量が低いと高温
で揮発しやすく、効果の持続性に乏しい。また５,0００
を越えると分散が難しくなるので、望ましくは３００〜
３,5００が実用的である。本発明の高分子感温体におけ
る過塩素酸塩と亜リン酸エステル系化合物との組み合わ
せは、作用が重複してもお互いに疎外されるものでな
く、加算されて相乗作用を持つ。従って、高分子感温体
の熱安定性を向上させ、温度センサや感熱ヒータとして
耐熱安定性を著しく増すものと考えられる。さらにオキ
シ安息香酸エステルのホルムアルデヒド重縮合体の配合
により強力な吸湿防止作用を付与することができる。上
記のアルデヒド重縮合体はポリアミドと相溶性がよく、
ポリアミド中で水素結合サイトに水分子の代わりに配位
して吸湿性を低減させ、湿度による感温特性の変動を低
減させる。またそのアミド基への作用により感温性を増
大する効果も示す。
【０００８】
【実施例】以下に本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。本実施例では、ポリアミドとしては、吸湿
性の少ないナイロン１２、Ｎ−アルキル置換ポリアミド
１１、ポリエーテルアミド、ダイマ酸含有アミドを選ん
だ。これらのポリマのインピーダンスの温度依存性を高
める導電性付与剤として、熱安定性の高いヨウ化鉄のよ
うなヨウ素金属化合物が適する。また上記ヨウ化鉄と相
乗作用をして酸化防止性と還元防錆作用を高める構成と
して、亜リン酸エステルとしてテトラフェニル・ジプロ
ピレングリコールジホスファイト（分子量５６６、リン
濃度１０.9重量％）、テトラフェニルテトラ（トリデシ
ル）ペンタエリスリトールテトラホスファイト（分子量
１,4２４、リン濃度８.7重量％）、水添ビスフェノール
Ａ・ペンタエリスリトールホスファイト（分子量２,5０
０〜３,1００、リン濃度１３.8重量％）を選んだ。組成
比は、ナイロン１００重量部に対して添加剤は全て１重
量部とした。フェノール化合物のアルデヒド重縮合体を
添加した例では、ポリアミドと相溶性の良いオキシ安息
香酸オクチルエステル−ホルムアルデヒド重縮合体を１
５重量部添加した。これらを配合し、押し出し機により
混練した後、加熱プレスで約７０×７０mm、厚さ１mmの
シートに成形し、その両面に銀塗布面電極を設けて測定
試料を作成した。インピーダンスの温度依存性は、４０
〜８０℃におけるサーミスタＢ定数で表した。また耐熱
安定性は１００℃における初期のインピーダンスと１５
０℃で１,0００時間加熱空気老化をさせた後の試料につ
いて、初期のインピーダンスを示す温度を求め、１００
℃との温度差ΔＴZ で表した。なお４０〜８０℃におけ
るサーミスタＢ定数は４０℃におけるインピーダンスＺ
40および８０℃におけるインピーダンスＺ80を測定した
結果をもとに算出した。
ら説明する。本実施例では、ポリアミドとしては、吸湿
性の少ないナイロン１２、Ｎ−アルキル置換ポリアミド
１１、ポリエーテルアミド、ダイマ酸含有アミドを選ん
だ。これらのポリマのインピーダンスの温度依存性を高
める導電性付与剤として、熱安定性の高いヨウ化鉄のよ
うなヨウ素金属化合物が適する。また上記ヨウ化鉄と相
乗作用をして酸化防止性と還元防錆作用を高める構成と
して、亜リン酸エステルとしてテトラフェニル・ジプロ
ピレングリコールジホスファイト（分子量５６６、リン
濃度１０.9重量％）、テトラフェニルテトラ（トリデシ
ル）ペンタエリスリトールテトラホスファイト（分子量
１,4２４、リン濃度８.7重量％）、水添ビスフェノール
Ａ・ペンタエリスリトールホスファイト（分子量２,5０
０〜３,1００、リン濃度１３.8重量％）を選んだ。組成
比は、ナイロン１００重量部に対して添加剤は全て１重
量部とした。フェノール化合物のアルデヒド重縮合体を
添加した例では、ポリアミドと相溶性の良いオキシ安息
香酸オクチルエステル−ホルムアルデヒド重縮合体を１
５重量部添加した。これらを配合し、押し出し機により
混練した後、加熱プレスで約７０×７０mm、厚さ１mmの
シートに成形し、その両面に銀塗布面電極を設けて測定
試料を作成した。インピーダンスの温度依存性は、４０
〜８０℃におけるサーミスタＢ定数で表した。また耐熱
安定性は１００℃における初期のインピーダンスと１５
０℃で１,0００時間加熱空気老化をさせた後の試料につ
いて、初期のインピーダンスを示す温度を求め、１００
℃との温度差ΔＴZ で表した。なお４０〜８０℃におけ
るサーミスタＢ定数は４０℃におけるインピーダンスＺ
40および８０℃におけるインピーダンスＺ80を測定した
結果をもとに算出した。
【０００９】上記の高分子感温体を実施例１〜６とし
て、従来の高分子感温体である比較例１〜４と比較し
た。結果を（表１）に示す。
て、従来の高分子感温体である比較例１〜４と比較し
た。結果を（表１）に示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】（表１）からわかるように、本実施例で用
いたヨウ化鉄は、高分子感温体の感温性と耐熱性の向上
に付与している。また亜リン酸エステルとしては、分子
量が高く不揮発性に優れ、かつリン濃度が適当なテトラ
フェニルジプロピレングリコールホスファイト、テトラ
フェニルテトラ（トリデシル）ペンタエリスリトールテ
トラフォスファイトまたは水添ビスフェノールＡ・ペン
タエリスリトールホスファイトポリマが用いられ、耐熱
安定性と防錆作用の向上に相乗的に寄与している。ま
た、フェノール系化合物のアルデヒド重縮合体として
は、ｐ−オキシ安息香酸オクチルエステル−アルデヒド
重縮合体またはｐ−オキシ安息香酸イソステアリルエス
テル−ホルムアルデヒド重縮合体がポリアミドとの相溶
性および耐湿性の点で優れているが、ｐ−オキシ安息香
酸アルキルエステル以外にｐ−ドデシルフェノール、ｐ
−クロロフェノール、ｐ−オキシ安息香酸ノニルエステ
ルなどのアルデヒド重縮合体であってもよい。これら
は、ポリアミドに対し、５〜３０重量部配合される。５
重量部より少ないと効果が低く、３０重量部より多いと
組成物の性質を著しく損なう。
いたヨウ化鉄は、高分子感温体の感温性と耐熱性の向上
に付与している。また亜リン酸エステルとしては、分子
量が高く不揮発性に優れ、かつリン濃度が適当なテトラ
フェニルジプロピレングリコールホスファイト、テトラ
フェニルテトラ（トリデシル）ペンタエリスリトールテ
トラフォスファイトまたは水添ビスフェノールＡ・ペン
タエリスリトールホスファイトポリマが用いられ、耐熱
安定性と防錆作用の向上に相乗的に寄与している。ま
た、フェノール系化合物のアルデヒド重縮合体として
は、ｐ−オキシ安息香酸オクチルエステル−アルデヒド
重縮合体またはｐ−オキシ安息香酸イソステアリルエス
テル−ホルムアルデヒド重縮合体がポリアミドとの相溶
性および耐湿性の点で優れているが、ｐ−オキシ安息香
酸アルキルエステル以外にｐ−ドデシルフェノール、ｐ
−クロロフェノール、ｐ−オキシ安息香酸ノニルエステ
ルなどのアルデヒド重縮合体であってもよい。これら
は、ポリアミドに対し、５〜３０重量部配合される。５
重量部より少ないと効果が低く、３０重量部より多いと
組成物の性質を著しく損なう。
【００１２】感熱素子としての評価のためナイロン１２
（１００重量部）、ヨウ化鉄（１重量部）、ストラフェ
ニルテトラ（トリデシル）ペンタエリスリトールテトラ
ホスファイト（１重量部）よりなるナイロン配合物のペ
レットを作成し、このペレットを押出加工して図１に示
す構成の感熱素子、すなわち温度検知線を作成した。こ
こで、各構成要素について説明すると、１は１,5００デ
ニールのポリエステル芯糸、２，４は０.5％銀入銅電極
線、３はナイロン感温層、５はポリエステル分離層、６
は耐熱塩化ビニル外被である。この感熱素子は、ナイロ
ン１２のみで感温層を形成した比較例にくらべて、サー
ミスタＢ定数は約４倍の１２,8００（Ｋ）を示し、１３
０℃における連続１００Ｖ通電に対しても約５倍の１,5
００時間以上の耐久性を示した。
（１００重量部）、ヨウ化鉄（１重量部）、ストラフェ
ニルテトラ（トリデシル）ペンタエリスリトールテトラ
ホスファイト（１重量部）よりなるナイロン配合物のペ
レットを作成し、このペレットを押出加工して図１に示
す構成の感熱素子、すなわち温度検知線を作成した。こ
こで、各構成要素について説明すると、１は１,5００デ
ニールのポリエステル芯糸、２，４は０.5％銀入銅電極
線、３はナイロン感温層、５はポリエステル分離層、６
は耐熱塩化ビニル外被である。この感熱素子は、ナイロ
ン１２のみで感温層を形成した比較例にくらべて、サー
ミスタＢ定数は約４倍の１２,8００（Ｋ）を示し、１３
０℃における連続１００Ｖ通電に対しても約５倍の１,5
００時間以上の耐久性を示した。
【００１３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、ヨウ化鉄と、分子量とリン濃度が適度な値をも
つ亜リン酸エステルとの併用により、高分子感温体のサ
ーミスタＢ定数が大きくなり、さらに高温劣化試験で
も、長期に亘り機械的強度と電気特性が安定化し、多く
の実用的な用途での信頼性を向上させることができる。
さらに本発明の高分子感温体を用いて感熱素子を構成す
ることにより、温度検知感度が高く、かつ耐熱性の良い
感熱素子を提供することができる。
よれば、ヨウ化鉄と、分子量とリン濃度が適度な値をも
つ亜リン酸エステルとの併用により、高分子感温体のサ
ーミスタＢ定数が大きくなり、さらに高温劣化試験で
も、長期に亘り機械的強度と電気特性が安定化し、多く
の実用的な用途での信頼性を向上させることができる。
さらに本発明の高分子感温体を用いて感熱素子を構成す
ることにより、温度検知感度が高く、かつ耐熱性の良い
感熱素子を提供することができる。
【図１】本発明の高分子感温体を用いた温度検知ヒータ
線の構成を示す一部切欠側面図
線の構成を示す一部切欠側面図
１ ポリエステル芯糸 ２，４ 電極線 ３ ナイロン感温層 ５ ポリエステル分離層 ６ 耐熱塩化ビニル外被
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｃ 7/00 Ｘ // Ｈ０５Ｂ 3/56 Ｂ 7913−3Ｋ
Claims (5)
- 【請求項１】ポリアミドに、ヨウ化鉄と、リン濃度が３
〜２０重量％で分子量が２００〜５,0００の亜リン酸エ
ステル系化合物とを配合したポリアミド組成物を主体と
する高分子感温体。 - 【請求項２】亜リン酸エステル系化合物がテトラフェニ
ル・ジプロピレングリコールジホスファイトまたはテト
ラフェニルテトラ（トリデシル）ペンタエリスリトール
テトラホスファイトまたは水添フェノールＡ・ペンタエ
リスリトールホスファイトポリマーより選ばれた少なく
とも一種である請求項１記載の高分子感温体。 - 【請求項３】ポリアミド組成物がオキシ安息香酸エステ
ル・ホルムアルデヒド重縮合体を含んでなる請求項１記
載の高分子感温体。 - 【請求項４】ポリアミドが、下記（ａ）〜（ｅ）よりな
る群から選ばれた少なくとも１種である請求項１記載の
高分子感温体。 （ａ）ポリウンデカンアミド （ｂ）ポリドデカンアミド （ｃ）ポリウンデカンアミドあるいはポリドデカンアミ
ドのＮ−アルキル置換アミド共重合体 （ｄ）ポリウンデカンアミドあるいはポリドデカンアミ
ドのＮ−アルキル置換アミド共重合体 （ｅ）ダイマ酸含有ポリアミド - 【請求項５】請求項１ないし請求項５のいづれかに記載
の高分子感温体を一対の電極間に配設し、前記両電極間
にある前記高分子感温体の物理的性質の温度による変化
を前記両電極により検出する感熱素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5111235A JPH06323924A (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 高分子感温体およびそれを用いた感熱素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5111235A JPH06323924A (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 高分子感温体およびそれを用いた感熱素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06323924A true JPH06323924A (ja) | 1994-11-25 |
Family
ID=14556000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5111235A Pending JPH06323924A (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 高分子感温体およびそれを用いた感熱素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06323924A (ja) |
-
1993
- 1993-05-13 JP JP5111235A patent/JPH06323924A/ja active Pending
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