JPH0793183B2 - 正温度係数発熱体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は採暖器具および一般の加熱装着等として有用な
正温度係数発熱体（以下PTC発熱体と称す）の製造方法
に関するものである。

従来の技術 従来から結晶性高分子に導電性微粉末を分散した抵抗体
組成物が顕著なPTC特性を示すことが知られていて一対
の電極と組合わせ所望の形に加工して自己温度制御機能
を有する発熱体を構成する試みがなされて来た。

ところが、この様な発熱体は長期間の使用において抵抗
値が安定しないといった課題を有していた。この課題に
対しては架橋といった手段を用いて安定化する方法が試
みられているのである。

発明が解決しようとする問題点 このような結晶性高分子と導電性微粉末を含む抵抗体を
用いるPTC発熱体において、その抵抗値を長い期間に亘
って安定化させることは重要なことであり、特に抵抗値
の変動による発火への危険性を回避することが最も重要
なこととなるのである。ところで、この様な抵抗値の変
化は充分解明されたものではないが重要な要因と考えら
れるものに抵抗体組成物中の導電性微粉末の移動、電極
体と抵抗体組成物界面の変動等が考えられる。ところ
で、これらの問題を解決するためには前述した通り、電
子線，放射線，有機過酸化物等による方法で架橋手段に
より安定化させる方法が試みられている。この３つの方
法の中で前２つの方法はコストの問題で実用されること
が少なく、３つ目の有機過酸化物による方法がなく用い
られているのであった。ところが、この有機過酸化物に
よる方法では組成物全体が架橋され、電極体との接合時
点において電極体との充分な接着力が得られないのであ
り、更には、使用短時間において抵抗値が変動するとい
った未解決の問題点を有していたのである。

この様なことから、本発明は電極体と抵抗体の接着強度
の改良及び抵抗値の変動を最小限に押え長期に亘って品
質の安定した実使用状態においての不安定要因を払拭す
ることを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 本発明はこの様な従来の問題点を解決するためのもので
あって、これを以下説明する。結晶性高分子と導電性微
粉末を含む抵抗体組成物において、これらの組成物に有
機過酸化物を用いて架橋反応を起こさせた後粉砕し、他
の樹脂材料にこれらの粉砕物を混物して抵抗体組成物と
する。この様にして得た組成物を押出し機と所望のダイ
を用い所望の形状に加工した後、更に電極体と貼り合わ
せるのであるが、この時、ダイの温度を抵抗体組成物の
融点近傍まで昇温し加工するのであるが、このダィ温度
を融点を越え昇温した状態で保つと抵抗体組成物に分解
が起こりPTC発熱体として機能しなくなり製品化が不可
能となるのである。そのため、最も加工性があり品質的
に問題のない温度を加工温度として設定するのである。
ところが、本願の様な抵抗体組成物においては融点近傍
の加工温度では電極体との充分な接着性が得られないの
であり界面抵抗が不安定となり品質が安定し得ないので
あったが、本発明による解決手段は、ダイより出た直後
の抵抗体組成物を融点以上の高温で瞬時加熱し抵抗体の
表面層を溶融させ電極体を加圧接合することにより成形
体を得ることに特徴を有するものである。

作用 本発明によるとその作用は次の様になる。

結晶性高分子と導電性微粉末を有機過酸化物を用い架橋
した抵抗体組成物において、この架橋した組成物は元に
有していた結晶性高分子の融点より５℃程度の範囲で上
昇が見受けられる。この様な組成物においてその加工温
度が融点より高い温度で押出し機等の加工機中に滞溜さ
せておくと熱による分解反応が進行するのである。その
ため加工温度は分解限界の融点近傍の温度に設定される
のである。ところが融点近傍の温度では充分な溶融温度
でないため電極体と接合する時点において充分な接着力
が得られない状態で加圧接合するのである。このため、
折り曲げ等を行なうと容易に接合部でハク離が見られる
のである。

ところで、ダイより出た直後の組成物は表面層が樹脂の
多い状態となっており融点以上の温度を瞬時与えると表
面層の部分が溶融し組成物の表面が活性化されると共
に、組成物中の導電性微粉末が均質な分散状態となり、
更には今までの表面層の厚さが極端に薄くなる等のこと
から結果として電極体との接着性が向上し、更に抵抗体
との界面抵抗も少なくなり抵抗値の時間変化による変動
が少なくなるのである。

実 施 例 有機酸にて変性したポリエチレン50重量物、平均粒子径
800Åのカーボンブラック50重量部を混合し150〜180℃
の温度で約10分間二軸混合混練装置にて混練した。その
後、この混練物を150℃±10℃の範囲に温度を保ちジア
ルキルパーオキサイド2.2重量部投入し混練した。その
後、この混練物を厚さ５〜10mmの板状とし温度180〜190
℃に保つた炉中に入れ約60分間アフターキュアーを行な
った。この後、上記混練物を粉砕し50重量％平均粒子径
40〜50μの微粉砕物を得た。この粉砕物をオレフィン系
エラストマー安定剤等を用いて所望のカーボン濃度なる
様調整し、混練して最終抵抗体組成物を得た。この組成
物を第１図に示す工程で押出し機１を用いて温度200〜2
10℃のダイス８で所望の形状に成形し、このダイスから
出た直後に加温器２を用いこの成形体近傍での雰囲気温
度が250〜350℃に設定した温風中を通過させ厚さ35μの
電解銅箔5a,5bを用いてロール4a,4bにてこの成形体の上
下から圧着した。この様にして得た成形体７を長さ30cm
に切断し、電解銅箔のハクリ強度を測定した。この結果
を表−１に示す。更に、上記30cmの電解銅箔を圧着した
成形体の全面にポリエステルフィルムで被覆し180℃45
分間のアニール後常温にて抵抗値を更に、100V−300H通
電後の常温抵抗値測定し通電前後の抵抗値比較を行ない
抵抗変化率を測定評価した。この結果を表−１に示す。

比較例 上記実施例においてダイスより出た直後に加熱する工程
を省いて他は同様の方法で実施した。その結果を表−１
に示す。

発明の効果 本発明は上記構成、作用を有するもので、電極体を接合
する前にダイスより出た直後の抵抗体を更に高温に加熱
することにより接合した発熱体は電極体のハクリ強度が
4.5倍程度向上し、抵抗値変化率も５％程度と低く良好
な結果が得られた。

これらの結果は次の様なことが原因と考えられる。すな
わち、高温の熱風に短時間接触させることにより表面が
わずかに溶融し活性化され組成物中に分散したカーボン
が界面近傍においても均一な分散系を維持するため電極
体である電解銅箔の接着面との接着力が向上するもので
ありさらに、接着力が向上することにより通電によって
昇温し体積変化を行なっても追従性が良く容易に界面ハ
クリ現象が行こらない更には抵抗体の抵抗値が安定する
こと等が考えられる。よって、このような安定な発熱体
が得られるのである。ところが、第１図に示すダイス温
度を高めハクリ強度については同じ効果を得ることが出
来るが抵抗体樹脂の劣化が速く抵抗値変化率が大きく出
るため実用上は問題となる。又、更に他の方法で金属電
極体を加熱した抵抗体をダイス温度より高めないで行な
うことことも出来るが電極体が加熱により酸化劣化、変
色等が起こり抵抗値変化率が大きくなり実用上問題とな
るものである。なお、本願においてはダイスより出た直
後に温風で加熱したが他の加熱方法を用いても同様の効
果を得ることが出来るのである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例で得た発熱体の製造法を示す概略図
である。 １……押出し機、２……加熱用ヒータ、4a,4b……銅圧
着ロール、5a,5b……電解銅箔、6a,6b……抵抗体引取り
ロール、７……電極体を接合した抵抗体、８……ダイ
ス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 和典 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−288390（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】結晶性高分子，導電性微粉末を含む抵抗体
   と、金属電極体より成る正温度係数発熱体の製造方法に
   おいて、前記抵抗体の押出し温度よりも高い温度を前記
   抵抗体が金型より出た直後に与え、前記抵抗体表面を溶
   融させ、前記金属電極体を加圧接合することを特徴とす
   る正温度係数発熱体の製造方法。