JPH07142210A - 高分子感温体およびそれを用いた感温素子 - Google Patents
高分子感温体およびそれを用いた感温素子Info
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- JPH07142210A JPH07142210A JP28717893A JP28717893A JPH07142210A JP H07142210 A JPH07142210 A JP H07142210A JP 28717893 A JP28717893 A JP 28717893A JP 28717893 A JP28717893 A JP 28717893A JP H07142210 A JPH07142210 A JP H07142210A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 感温特性および耐熱安定性に優れた電気採暖
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温素子を提供することを
目的とする。 【構成】 高分子感温体は、ポリアミドに少なくともよ
う化カドミウムと、ヒンダードフェノールまたはナフチ
ルアミンより選ばれた少なくとも1種とを配合したポリ
アミド組成物より構成され、温度検知性と優れた熱通電
安定性が得られる。また、この高分子感温体を用いた感
温素子は、高分子感温体4を一対の電極線1と3との間
に配設した構成とする。
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温素子を提供することを
目的とする。 【構成】 高分子感温体は、ポリアミドに少なくともよ
う化カドミウムと、ヒンダードフェノールまたはナフチ
ルアミンより選ばれた少なくとも1種とを配合したポリ
アミド組成物より構成され、温度検知性と優れた熱通電
安定性が得られる。また、この高分子感温体を用いた感
温素子は、高分子感温体4を一対の電極線1と3との間
に配設した構成とする。
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
びそれを用いた感温素子に関する。
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
びそれを用いた感温素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、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ポリアミド11(ATO−CHI
MIE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また
はインピーダンスなどの温度変化が利用され、温度セン
サの機能を果たしている。
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ポリアミド11(ATO−CHI
MIE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また
はインピーダンスなどの温度変化が利用され、温度セン
サの機能を果たしている。
【0003】さらに特公昭60−48081号公報では
亜りん酸エステルを熱劣化改良剤として添加したポリア
ミド組成物や、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
導性感熱組成物の例が開示されている。
亜りん酸エステルを熱劣化改良剤として添加したポリア
ミド組成物や、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
導性感熱組成物の例が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ナイロン12は吸湿性
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号公報記載の変性ポリアミド
11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。
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号公報記載の変性ポリアミド
11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。
【0005】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。
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。
【0006】また、電気採暖具などの温度センサとして
使用する場合、その制御回路上の制約から感温体に高温
下(100ないし120℃)で半波電界を印加する場合
がある。
使用する場合、その制御回路上の制約から感温体に高温
下(100ないし120℃)で半波電界を印加する場合
がある。
【0007】以上の感温体組成物に、半波電界を印加す
るとイオン伝導性物質であるため、激しい分極を起こ
し、インピーダンスの大きな経時変化を起こしてしま
い、実用上としては問題点があった。
るとイオン伝導性物質であるため、激しい分極を起こ
し、インピーダンスの大きな経時変化を起こしてしま
い、実用上としては問題点があった。
【0008】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
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、長期間の半波通電に対しても安定な温度検
知機能を持つ高分子感温体と、この高分子感温体を用い
た感温素子を提供することを目的とする。
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、長期間の半波通電に対しても安定な温度検
知機能を持つ高分子感温体と、この高分子感温体を用い
た感温素子を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の高分子感温体は、ポリアミド100重量部に少
なくとも0.1ないし20重量部のよう化カドミウム
と、さらにヒンダードフェノールまたはナフチルアミン
より選ばれた少なくとも1種とを配合したポリアミド組
成物を有するものである。また本発明の感温素子は上記
高分子感温体を一対の電極間に配設して構成するもので
ある。
本発明の高分子感温体は、ポリアミド100重量部に少
なくとも0.1ないし20重量部のよう化カドミウム
と、さらにヒンダードフェノールまたはナフチルアミン
より選ばれた少なくとも1種とを配合したポリアミド組
成物を有するものである。また本発明の感温素子は上記
高分子感温体を一対の電極間に配設して構成するもので
ある。
【0010】
【作用】一般に、高分子感温体は、一対の銅または銅合
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。
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。
【0011】本発明のポリアミド組成物を用いた場合、
高分子感温体中のよう化カドミウムのもつイオンキャリ
ア性により著しくインピーダンスの温度依存性を高める
とともに、アミド基にカドミウムの錯体を形成し、通電
安定性を高める。
高分子感温体中のよう化カドミウムのもつイオンキャリ
ア性により著しくインピーダンスの温度依存性を高める
とともに、アミド基にカドミウムの錯体を形成し、通電
安定性を高める。
【0012】しかもヒンダードフェノールまたはナフチ
ルアミンのもつ抗酸化性により、熱的にも安定なものと
なる。
ルアミンのもつ抗酸化性により、熱的にも安定なものと
なる。
【0013】本発明におけるよう化カドミウムとヒンダ
ードフェノールまたはナフチルアミンとの組み合わせは
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。
ードフェノールまたはナフチルアミンとの組み合わせは
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。
【0014】さらにフェノール化合物のアルデヒド重縮
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。フェノール系化合物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
を増大する効果もある。
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。フェノール系化合物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
を増大する効果もある。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例の高分子感温体および
それを用いた感温素子について図面を参照して説明す
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、ナイロン12−ナイロン40共重合
体、N−アルキル置換ポリアミド11、ポリエーテルア
ミド、またはダイマー酸含有ポリアミドを選び、これら
を単独または一定の割合で組合せて用いた。これらのポ
リマーのインピーダンスの温度依存性を高める導電付与
剤(増感剤)として、熱安定性の高いよう化カドミウム
を用いた。
それを用いた感温素子について図面を参照して説明す
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、ナイロン12−ナイロン40共重合
体、N−アルキル置換ポリアミド11、ポリエーテルア
ミド、またはダイマー酸含有ポリアミドを選び、これら
を単独または一定の割合で組合せて用いた。これらのポ
リマーのインピーダンスの温度依存性を高める導電付与
剤(増感剤)として、熱安定性の高いよう化カドミウム
を用いた。
【0016】また酸化防止性と熱安定性を高める抗酸化
剤のヒンダードフェノールとして、トリエチレングリコ
ール−ビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−
ヒドロキシフェニル)プロピオネート(分子量586.
8)、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5
−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオ
ネート(分子量1177.7)、N,N′−ヘキサメチ
レンビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−
ヒドロキシンナマミド)(分子量637.0)または
3,9−ビス{2−[3−(3−t−ブチル−4−ヒド
ロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]−
1,1−ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラ
オキサスピロ[5,5]ウンデカン(分子量741)を
選び、そしてナフチルアミンとして、フェニル−α−ナ
フチルアミン(分子量404)などを選んだ。
剤のヒンダードフェノールとして、トリエチレングリコ
ール−ビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−
ヒドロキシフェニル)プロピオネート(分子量586.
8)、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5
−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオ
ネート(分子量1177.7)、N,N′−ヘキサメチ
レンビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−
ヒドロキシンナマミド)(分子量637.0)または
3,9−ビス{2−[3−(3−t−ブチル−4−ヒド
ロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]−
1,1−ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラ
オキサスピロ[5,5]ウンデカン(分子量741)を
選び、そしてナフチルアミンとして、フェニル−α−ナ
フチルアミン(分子量404)などを選んだ。
【0017】さらに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
体を選んだ。
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
体を選んだ。
【0018】試料はこれらを配合し、押し出し機により
混練した後、加熱プレスで約70mm×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作
成した。インピーダンスの温度依存性は、40℃ないし
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100
℃で100Vの半波通電を1,000時間行った後のイ
ンピーダンスとの温度差(ΔTz)で表した。なお40
℃ないし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Z40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。
混練した後、加熱プレスで約70mm×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作
成した。インピーダンスの温度依存性は、40℃ないし
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100
℃で100Vの半波通電を1,000時間行った後のイ
ンピーダンスとの温度差(ΔTz)で表した。なお40
℃ないし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Z40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。
【0019】上記これらの高分子感温体の組成と特性を
示す実施例1ないし8および比較例1と2の内容と結果
を表1に示す。
示す実施例1ないし8および比較例1と2の内容と結果
を表1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】本実施例の増感剤としてはよう化カドミウ
ムが用いられ、サーミスタB定数の向上に寄与してい
る。配合するよう化カドミウムはポリアミド100重量
部に対して、0.1ないし20重量部が最適であり、
0.1重量部未満ではサーミスタB定数の向上は見られ
ず、20重量部より多く配合すればポリアミドの機械的
性質が低下してしまうため好ましくない。よう化カドミ
ウムの配合により、ポリアミド中のアミド基にカドミウ
ム錯体を形成し、半波通電に対してカドミウムイオンの
移動が適度に抑制され、極端な分極化が起こりにくいと
考えられる。
ムが用いられ、サーミスタB定数の向上に寄与してい
る。配合するよう化カドミウムはポリアミド100重量
部に対して、0.1ないし20重量部が最適であり、
0.1重量部未満ではサーミスタB定数の向上は見られ
ず、20重量部より多く配合すればポリアミドの機械的
性質が低下してしまうため好ましくない。よう化カドミ
ウムの配合により、ポリアミド中のアミド基にカドミウ
ム錯体を形成し、半波通電に対してカドミウムイオンの
移動が適度に抑制され、極端な分極化が起こりにくいと
考えられる。
【0022】また抗酸化剤として用いられたヒンダード
フェノールとしての、トリエチレングリコール−ビス
[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシ
フェニル)プロピオネート]、またはペンタエリスリチ
ル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−
ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、またはN,
N′−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブチル−
4−ヒドロキシ−ヒドロキシンナマミド)、または3,
9−ビス{2−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキ
シ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]−1,
1−ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラオキ
サスピロ[5,5]ウンデカン、そしてナフチルアミン
は耐熱性の向上に寄与している。
フェノールとしての、トリエチレングリコール−ビス
[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシ
フェニル)プロピオネート]、またはペンタエリスリチ
ル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−
ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、またはN,
N′−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブチル−
4−ヒドロキシ−ヒドロキシンナマミド)、または3,
9−ビス{2−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキ
シ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]−1,
1−ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラオキ
サスピロ[5,5]ウンデカン、そしてナフチルアミン
は耐熱性の向上に寄与している。
【0023】これら抗酸化剤の組み合わせが、さらに相
乗的効果を発揮している。また、フェノール系化合物の
アルデヒド重縮合体には、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および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
れらアルデヒド重縮合体は、ポリアミド100重量部に
対し、5ないし30重量部配合されるが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。
乗的効果を発揮している。また、フェノール系化合物の
アルデヒド重縮合体には、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および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
れらアルデヒド重縮合体は、ポリアミド100重量部に
対し、5ないし30重量部配合されるが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。
【0024】感温素子の評価のため、ナイロン12(1
00重量部)、よう化カドミウム(1.0重量部)、
N,N′−ヘキサメチレンビス(3,5−t−ブチル−
4−ヒドロキシ−ヒドロキシンナマミド)(0.5重量
部)よりなるポリアミド組成物のペレットを作成し、こ
のペレットを用いて図1に示すような感温素子、すなわ
ち温度検知線を作成した。
00重量部)、よう化カドミウム(1.0重量部)、
N,N′−ヘキサメチレンビス(3,5−t−ブチル−
4−ヒドロキシ−ヒドロキシンナマミド)(0.5重量
部)よりなるポリアミド組成物のペレットを作成し、こ
のペレットを用いて図1に示すような感温素子、すなわ
ち温度検知線を作成した。
【0025】この感温素子の構成は、0.5%銀入り銅
電極線1を巻き付けた1,500デニールのポリエステ
ル芯糸2を、0.5%銀入り銅電極線3を巻き付けたポ
リアミド感温層4で被覆し、さらにその周囲をポリエス
テル分離層5と、塩化ビニル外被6で被覆したものであ
る。すなわち、高分子感温体を一対の電極間に配設して
感温素子を構成したものである。
電極線1を巻き付けた1,500デニールのポリエステ
ル芯糸2を、0.5%銀入り銅電極線3を巻き付けたポ
リアミド感温層4で被覆し、さらにその周囲をポリエス
テル分離層5と、塩化ビニル外被6で被覆したものであ
る。すなわち、高分子感温体を一対の電極間に配設して
感温素子を構成したものである。
【0026】この感温素子のサーミスタB定数は、比較
のためにナイロン12のみでポリアミド感温層4を形成
した表1に示す比較例1の試作品のサーミスタB定数
3,500(K)に対して約3倍の9,300(K)を
示し、耐熱寿命試験として行った120℃における連続
100V半波通電に対しては1,500時間以上の耐久
性を示した。
のためにナイロン12のみでポリアミド感温層4を形成
した表1に示す比較例1の試作品のサーミスタB定数
3,500(K)に対して約3倍の9,300(K)を
示し、耐熱寿命試験として行った120℃における連続
100V半波通電に対しては1,500時間以上の耐久
性を示した。
【0027】
【発明の効果】以上の説明により明らかなように本発明
の高分子感温体およびそれを用いた感温素子によれば、
よう化カドミウムとさらにヒンダードフェノールまたは
ナフチルアミンとの併用は、サーミスタB定数の向上と
高温度においても、長期にわたる機械的強度と電気特性
を相乗的に安定なものとして、多くの実用的な用途の信
頼性を向上させることができる。
の高分子感温体およびそれを用いた感温素子によれば、
よう化カドミウムとさらにヒンダードフェノールまたは
ナフチルアミンとの併用は、サーミスタB定数の向上と
高温度においても、長期にわたる機械的強度と電気特性
を相乗的に安定なものとして、多くの実用的な用途の信
頼性を向上させることができる。
【図1】本発明の一実施例の高分子感温体を用いた感温
素子の一部破断側面図
素子の一部破断側面図
1,3 電極線 2 ポリエステル芯糸 4 ポリアミド感温層(高分子感温体) 5 ポリエステル分離層 6 塩化ビニル外被
Claims (6)
- 【請求項1】 ポリアミド100重量部に、少なくとも
0.1ないし20重量部のよう化カドミウムと、ヒンダ
ードフェノールまたはナフチルアミンより選ばれた少な
くとも1種とを配合したポリアミド組成物を有する高分
子感温体。 - 【請求項2】 ヒンダードフェノールが、トリエチレン
グリコール−ビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル
−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、または
ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−
t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネー
ト]、またはN,N′−ヘキサメチレンビス(3,5−
ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロキシンナマミ
ド)、または3,9−ビス{2−[3−(3−t−ブチ
ル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニ
ルオキシ]−1,1−ジメチルエチル}−2,4,8,
10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンより選
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。 - 【請求項3】 ナフチルアミンが、フェニル−α−ナフ
チルアミン、またはN′N−ジ−β−ナフチル−p−フ
ェニレンジアミンより選ばれた少なくとも1種である請
求項1または2記載の高分子感温体。 - 【請求項4】 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む請求項1ないし
3のいずれかに記載の高分子感温体。 - 【請求項5】 ポリアミドが、下記(a)ないし(f)
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
ないし4のいずれかに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)直鎖飽和炭化水素C12以上を含むポリアミドおよ
びその共重合体 (d)ポリウンデカンアミドまたはポリドデカンアミド
のN−アルキル置換ポリアミド共重合体 (e)ポリウンデカンアミドまたはポリドデカンアミド
のポリエーテルアミド共重合体 (f)ダイマー酸含有ポリアミド - 【請求項6】 ポリアミド100重量部に、少なくとも
0.1ないし20重量部のよう化カドミウムと、ヒンダ
ードフェノールまたはナフチルアミンより選ばれた少な
くとも1種を配合したポリアミド組成物を有する高分子
感温体を、一対の電極間に配設した感温素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5287178A JP3000416B2 (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | 高分子感温体およびそれを用いた感温素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5287178A JP3000416B2 (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | 高分子感温体およびそれを用いた感温素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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