JPH08191003A - Manufacture of ptc resistor and resistor manufactured by it - Google Patents

Manufacture of ptc resistor and resistor manufactured by it

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JPH08191003A
JPH08191003A JP19547895A JP19547895A JPH08191003A JP H08191003 A JPH08191003 A JP H08191003A JP 19547895 A JP19547895 A JP 19547895A JP 19547895 A JP19547895 A JP 19547895A JP H08191003 A JPH08191003 A JP H08191003A
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JP
Japan
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filler
ptc
polymer
temperature
resistor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP19547895A
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Japanese (ja)
Inventor
Ruzica Loitzl
ルチカ・ロイトツル
Leopold Ritzer
レオポルト・リッツエル
Ralf Dr Struempler
ラルフ・シユトリユムプラー
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ABB RES Ltd
ABB Research Ltd Sweden
Original Assignee
ABB RES Ltd
ABB Research Ltd Sweden
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-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
    • H01C7/02Non-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
    • H01C7/027Non-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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  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a method for producing a PTC resistor exhibiting low resistivity and high current conductivity at a high temperature. SOLUTION: A polymer is admixed with a filler composed of a material having high electric conductivity and a resistor is made of the mixture. A substance having high glass transition point, melting point or crosslinking point, where PTC transition takes place only at 140 deg.C or above, is selected as the polymer. An oxidation resistant substance harder than carbon black or silver is selected as the filler. The filler is stocked in a low pressure or a nonoxidative atmosphere, especially in a protective gas atmosphere, and/or fused chemically before being mixed. Improvement in the properties of a PTC resistor thus produced can be achieved when the polymer is hardened or annealed in at least two temperature stages of the process for molding the resistor body part W.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、請求項1の冒頭部
分に従うPTC抵抗体を製造する方法、該方法で製造さ
れたPTC抵抗体およびそのPTC抵抗体の特に有利な
用途に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a PTC resistor according to the preamble of claim 1, a PTC resistor manufactured by the method and a particularly advantageous application of the PTC resistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】PTC挙動を示す抵抗体の製造方法は、
例えば国際特許出願公開9,119,297号明細書に
説明されている。その方法ではポリオレフィン、特にポ
リエチレン、ポリプロピレンまたはポリブテン、または
他の線状ポリマー、例えばポリアミド、ポリエチレン、
テレフタレート、ポリブテンテレフタレートまたはポリ
オキシメチレンを基本成分とする粉末材料を粉末導電性
物質、例えばカーボンブラック、純粋な金属、例えばニ
ッケル、タングステン、モリブデン、コバルト、銅、銀
またはアルミニウム;合金、例えば真鍮;硼化物、例え
ばZrB2 またはTiB2 、炭化物、例えばTaC、W
CまたはZrC、窒化物、例えばZrNまたはTiNま
たは酸化物、例えばV2 3 またはTiOと混合する。
この場合には、ポリマーは得られる混合物の少なくとも
30容量% まででありそして導電性物質は得られる2合
物の少なくとも20容量% である。この混合物から、上
に取付けられる電極と一緒に高温でプレス成形して板を
造る。プレス成形の過程で、温度を調整して、ポリマー
を溶融して少なくともざらざらした表面としそしてこの
板を次いで固化させることで、電極を持つコンパクトな
ボディー部が形成される。このボディーは一般に30〜
50mΩ・cmの初期抵抗率を有しそして高温、例えば
80℃以上においてPTC遷移段階を通される。この遷
移の際に電気的抵抗率が甚だしく増加する。この方法は
特に熱可塑性ポリマーを基本成分とするPTC抵抗体を
製造するのに適している。
2. Description of the Related Art A method of manufacturing a resistor exhibiting PTC behavior is as follows.
For example, it is described in International Patent Application Publication No. 9,119,297. In that process polyolefins, especially polyethylene, polypropylene or polybutene, or other linear polymers such as polyamides, polyethylenes,
Powdered materials based on terephthalate, polybutene terephthalate or polyoxymethylene are used as powdered conductive substances such as carbon black, pure metals such as nickel, tungsten, molybdenum, cobalt, copper, silver or aluminum; alloys such as brass; Compounds such as ZrB 2 or TiB 2 , carbides such as TaC, W
C or ZrC, mixed with nitrides such as ZrN or TiN or oxides such as V 2 O 3 or TiO 2 .
In this case, the polymer is up to at least 30% by volume of the resulting mixture and the conductive material is at least 20% by volume of the resulting mixture. Plates are made from this mixture at elevated temperature with the electrodes mounted on it. During the pressing process, the temperature is adjusted so that the polymer melts to at least a rough surface and then the plate is solidified to form a compact body with electrodes. This body is generally 30 ~
It has an initial resistivity of 50 mΩ · cm and is passed through a PTC transition stage at elevated temperatures, eg above 80 ° C. During this transition, the electrical resistivity increases significantly. This method is particularly suitable for producing PTC resistors based on thermoplastic polymers.

【0003】熱硬化性ポリマーを基本成分とするPTC
抵抗体を製造する方法は、T.R.Shrout等によ
って“Composite PTCR thermis
tors utlizing conducting
borides, silicides, and c
arbides”、J.of Material Sc
ience 26(1991)、145〜154で説明
されている。この場合にはエポキシ樹脂を導電性の硼化
物、例えば硼化チタン、硼化ニオブまたは硼化ジルコニ
ウム、炭化物、例えば炭化チタン、または珪化物、例え
ば珪化ニオブ、珪化タングステンまたは珪化モリブデン
を基本成分とするフィラーと室温で混合し、得られる混
合物を型で注ぎ込み、約80℃で硬化させて抵抗体ボデ
ィー部を形成する。次いでこの抵抗体ボディーを研磨し
そして電極を設ける。Polysciences In
c.社によってSpurrsの名称で市販されている、
上述の硼化物、炭化物または珪化物の抵抗体ボディー
は、フィラーの種類および割合に依存して室温で5Ω・
cmより大きい初期抵抗率を示す。
PTC containing a thermosetting polymer as a basic component
The method of manufacturing the resistor is described in T.W. R. “Composite PTCR themis” by Shrout et al.
tors utlising conducting
borides, silicides, and c
Arbides ”, J. of Material Sc
ience 26 (1991), 145-154. In this case, the epoxy resin is based on electrically conductive borides such as titanium boride, niobium boride or zirconium boride, carbides such as titanium carbide, or silicides such as niobium silicide, tungsten silicide or molybdenum silicide. Mix with the filler at room temperature, pour the resulting mixture in a mold and cure at about 80 ° C. to form the resistor body. The resistor body is then polished and electrodes are provided. Polysciences In
c. Marketed by the company under the name Spurrs,
The above boride, carbide or silicide resistor body has a resistance of 5 Ω at room temperature, depending on the type and proportion of filler.
An initial resistivity greater than cm is shown.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従って、合理的で且つ
現実的な方法で、使用されるポリマーの性質にかかわら
ず非常に低い初期抵抗率および高い定格電流伝導能力を
示すPTC抵抗体を製造することを目的とする、上述の
種類の新規の方法を提供することである。
Therefore, in a rational and practical way, PTC resistors are produced which exhibit a very low initial resistivity and a high rated current carrying capacity regardless of the nature of the polymer used. It is an object of the present invention to provide a new method of the above kind.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、容易に
実施することができ且つ一般的に利用できる手段で容易
に制御できる方法段階に特徴がある。ポリマーおよびフ
ィラーの最適な選択および処理は、従来技術に従う匹敵
する寸法の抵抗体と比較して本発明の方法で製造された
PTC抵抗体の冷間抵抗率を著しく低下させるだけでな
く、同時に上述の抵抗体の高いPTC遷移温度をも保証
する。高いPTC遷移温度は抵抗体の比較的に高い作動
温度を可能とする。自由なまたは強制された対流を原因
とする抵抗体の冷却は作業温度と雰囲気温度との間の差
に比例しているのでおよび放射による冷却が作動温度の
4乗に比例するので、本発明の方法で製造される抵抗体
は許容できない高い温度に加熱されることなしに比較的
に高い定格電流を負荷することができる。
The method of the present invention is characterized by method steps that are easy to carry out and that can be easily controlled by commonly available means. Optimal selection of polymer and filler and treatment not only significantly reduces the cold resistivity of PTC resistors produced by the method of the present invention compared to comparable sized resistors according to the prior art, but at the same time Also assures the high PTC transition temperature of the resistor. The high PTC transition temperature allows a relatively high operating temperature of the resistor. Since the cooling of the resistor due to free or forced convection is proportional to the difference between the working temperature and the ambient temperature, and because the cooling by radiation is proportional to the fourth power of the operating temperature, The resistors produced by the method can be loaded with a relatively high rated current without being heated to unacceptably high temperatures.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】従って本発明の方法で製造される
PTC抵抗体は電力用応用に特に興味が持たれ、25m
Ω・cmより小さい冷間固有抵抗率および/または10
0℃以上の温度での高い電流伝導力を示す成分として非
常に有利に使用できる。これは、特に抵抗に揺れがある
場合である。即ち、室温でのオーム抵抗RcoldとPTC
遷移した後のオーム抵抗Rhot との比は、ポリマーとフ
ィラーとの適切な組合せの結果としておよび適当な熱処
理段階を実施した後に少なくとも108 であり、適する
場合には1010〜1012でさえある。その時に、熱い状
態では、特に高い電場強度を維持することができる。こ
の目的に特に適するのは、特に非晶質ポリマー、例えば
エポキシドを基本成分とする熱硬化性樹脂である。材料
および処理を適切に選択することで、かゝるPTC抵抗
体は極めて低い初期抵抗率を示す。硬化する間にエポキ
シドは収縮しそしてそれの接触抵抗を同時に低下させな
がら互いに個々のフィラー粒子を圧迫する内部応力を生
じる。硬いフィラー粒子を選択すると、PTC遷移をも
たらす抵抗体の加熱の間に、個々のフィラー粒子はポリ
マーマトリックスが膨張する結果として互いに速やかに
分離されそして結果として、即ち比較的に柔らかいフィ
ラーの場合には可能である様な粒子の結合が確実に回避
される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Therefore, PTC resistors manufactured by the method of the present invention are of particular interest in power applications, and may be
Cold specific resistance smaller than Ω · cm and / or 10
It can be very advantageously used as a component showing a high current-conducting power at a temperature of 0 ° C or higher. This is especially the case when there is a swing in resistance. That is, room temperature ohmic resistance R cold and PTC
The ratio with the ohmic resistance R hot after the transition is at least 10 8 as a result of the proper combination of polymer and filler and after carrying out the appropriate heat treatment steps, and even 10 10 to 10 12 if appropriate. is there. At that time, a particularly high electric field strength can be maintained in the hot state. Particularly suitable for this purpose are in particular amorphous polymers, for example thermosetting resins based on epoxides. With proper selection of materials and treatments, such PTC resistors exhibit a very low initial resistivity. During curing, the epoxide shrinks and creates internal stresses that press the individual filler particles together while simultaneously reducing their contact resistance. The choice of hard filler particles causes the individual filler particles to separate rapidly from one another during heating of the resistor which results in the PTC transition as a result of the expansion of the polymer matrix and, consequently, in the case of relatively soft fillers. Particle binding, which is possible, is reliably avoided.

【0007】本発明の方法は一般に、以下の要求を満足
する場合に特に有利に実施することができる: − 通常に使用される材料、例えば銀および/またはカ
ーボンブラックに比較して硬いフィラー を選択する、 − 絶縁酸化物を形成するフィラーの選択が困難であ
る、 − 保護ガス雰囲気でフィラーを製造しそして貯蔵す
る、 − 化学的溶蝕(chemically etchin
g)によって存在し得るあらゆる酸化物膜を除く、 − 好ましくは10μm より大きい平均径を持つフィラ
ー粒子を選択する、 − 好ましくは30容量% より多い様にフィラー含有量
を選択する、および − 高いガラス転移温度、好ましくは130℃より高い
ガラス転移温度を有するエポキシ樹脂または高い融点、
好ましくは140℃より高い融点の熱可塑性樹脂または
好ましくは140℃より高い温度で架橋する熱可塑性エ
ラストマーまたは例えばポリウレタンコポリマーの様に
相互に浸透網状化物(penet−rating ne
twork)を形成するコポリマー、いわゆる高い融
点、好ましくは140℃以上の“内部浸透網状化物(i
nterpenetrating network)”
(IPN)を選択する。
The process according to the invention can generally be carried out particularly advantageously if the following requirements are fulfilled: -Selection of a filler which is hard compared to the materials normally used, for example silver and / or carbon black. , It is difficult to select a filler that forms an insulating oxide, -manufacture and store the filler in a protective gas atmosphere, -chemically etch.
excluding any oxide film that may be present according to g), preferably selecting filler particles with an average diameter of more than 10 μm, preferably selecting the filler content to be greater than 30% by volume, and-high glass An epoxy resin having a glass transition temperature higher than the transition temperature, preferably 130 ° C. or a high melting point,
Thermoplastic resins preferably having a melting point above 140 ° C. or thermoplastic elastomers which preferably crosslink at temperatures above 140 ° C. or mutually penetrating nettings such as eg polyurethane copolymers.
copolymers that form a "working point", a so-called high melting point, preferably "inner penetrating network (i) above 140 ° C.
internetrating network) ”
Select (IPN).

【0008】非晶質ポリマー、例えば特にエポキシドは
電力用の応用分野のためにPTC抵抗体の製造に特に有
利であることが判っている。これは、熱可塑性樹脂を基
本成分とするPTC抵抗体と比較して、エポキシドを基
本成分とするPTC抵抗体は著しく低い冷間抵抗率を示
す。結局、エポキシドは硬化の間に収縮しそしてその時
に内部応力を生じる。この方法では、フィラーの導電性
粒子は互いに圧迫され、ある条件のもとで隣接する粒子
間の接触抵抗が著しく低下し得る。この関係で重要な条
件は、個々の粒子が十分に固くそしてポリマーマトリッ
クスが抵抗体の数回の加熱の結果として──例えば短絡
電流が生じる場合に──膨張した時に互いに分離するこ
とである。その時だけはPTC遷移が確実に発生しそし
て、例えば比較的に柔らかな物質、例えば銀の場合にあ
り得る様なフィラー粒子の結合が確実に回避される。ア
ミド硬化した、特にジシアンジアミド硬化したまたは酸
無水物硬化したエポキシドは、ポリマーとして特に有利
であることが判っている。1種類以上の触媒を添加する
ことも可能である。かゝるポリマーは比較的に高いガラ
ス転移温度を有しておりそしてまた10-5より大きな熱
膨張係数を有している。更に、熱硬化性樹脂の場合に
は、PTC抵抗体の寸法安定性がPTC遷移温度以上を
保証する。
Amorphous polymers, such as epoxides in particular, have proven to be particularly advantageous in the manufacture of PTC resistors for power applications. This shows that the PTC resistor having an epoxide as a basic component exhibits a significantly lower cold resistivity than the PTC resistor having a thermoplastic resin as a basic component. Eventually, the epoxide shrinks during curing and at that time produces internal stress. In this method, the conductive particles of the filler are squeezed together and under certain conditions the contact resistance between adjacent particles can be significantly reduced. An important condition in this context is that the individual particles are sufficiently stiff and the polymer matrix separates from each other when expanded, as a result of several heatings of the resistor--for example, when a short circuit current occurs. Only then does the PTC transition take place reliably and the binding of filler particles, as can be the case, for example, with relatively soft substances, for example silver, is reliably avoided. Amide-cured, especially dicyandiamide-cured or anhydride-cured epoxides have proved to be particularly advantageous as polymers. It is also possible to add one or more catalysts. Such polymers have relatively high glass transition temperatures and also have coefficients of thermal expansion greater than 10 -5 . Furthermore, in the case of a thermosetting resin, the dimensional stability of the PTC resistor guarantees a PTC transition temperature or higher.

【0009】かゝるエポキシドの他に、高温熱可塑性樹
脂もポリマーとして適している。特に大きな結晶質成分
を持つ熱可塑性樹脂、例えば約165℃の融点(Tm
のポリプロピレン、熱可塑性ポリウレタン(TPU;T
m =約120〜200℃)、ポリブテン−テレフタレー
ト(PBT;Tm =約120〜200℃)、ポリエチレ
ンテレフタレート(PET;Tm =約255℃)、ポリ
エチレン−ナフタレート(PEN;Tm =約262
℃)、ポリフェニレン−スルフィド(PPS;Tm=約
288℃)、シンジオタクチック−ポリスチレン(s−
PS;Tm =約263℃)、ポリエーテル−エーテルケ
トン(PEEK;Tm =約334℃)、ポリアリール−
エーテルケトン(PAEK;Tm =約380℃)、ポリ
ベンズイミダゾール(PBI;Tm =約700℃)、弗
化合成樹脂(Tm =330℃まで)、熱可塑性ポリイミ
ド(TPI;Tm =約406℃)またはコポリマーまた
はそれらの混合物が使用できる。
Besides such epoxides, high temperature thermoplastics are also suitable as polymers. A thermoplastic resin having a particularly large crystalline component, eg, a melting point (T m ) of about 165 ° C.
Polypropylene, thermoplastic polyurethane (TPU; T
m = about 120 to 200 ° C.), polybutene-terephthalate (PBT; T m = about 120 to 200 ° C.), polyethylene terephthalate (PET; T m = about 255 ° C.), polyethylene-naphthalate (PEN; T m = about 262)
C), polyphenylene sulfide (PPS; Tm = about 288 C), syndiotactic polystyrene (s-).
PS; T m = about 263 ° C.), polyether-ether ketone (PEEK; T m = about 334 ° C.), polyaryl-
Ether ketone (PAEK; T m = about 380 ° C.), polybenzimidazole (PBI; T m = about 700 ° C.), fluorinated synthetic resin (T m = up to 330 ° C.), thermoplastic polyimide (TPI; T m = about 700 ° C.) 406 ° C.) or copolymers or mixtures thereof can be used.

【0010】高温熱可塑性樹脂を使用する場合には、本
発明の方法が以下の方法段階の一つを含んでいるのが有
利である: − フィラーをニーダーを用いて熱い熱可塑性樹脂と混
合するかまたは − フィラーを乾燥状態で熱可塑性材料より成る粉末と
混合するかまたは − 熱可塑性物質をフィラー粒子の表面で重合するかま
たは溶剤に溶解しながらフィラーと混合しそして次にこ
の混合物を凍結−または噴霧乾燥する。
If high temperature thermoplastics are used, the process of the invention advantageously comprises one of the following process steps: Mixing the filler with the hot thermoplastic using a kneader. Or-the filler is mixed in the dry state with a powder of a thermoplastic material, or-the thermoplastic is polymerized on the surface of the filler particles or mixed with the filler while being dissolved in a solvent and then the mixture is frozen- Or spray dry.

【0011】これから得られる材料を型中で熱間圧縮す
るかまたは射出成形法によって成形する。ポリマーの所
望の高度の結晶性を達成するために、この材料を融点よ
り下でアニール(anneal)する。更に特に高い寸
法安定性は熱的、化学的または放射線で架橋することに
よって達成することができる。特に適するフィラー(単
独または混合物)は一般に金属硼化物、例えばTiB 2
またはZrB2 、金属炭化物、例えばTiCまたはV
C、金属窒化物、例えばTiN、金属酸化物、例えばR
uO2 、および/または金属珪化物、例えばMoSi2
またはWSi2 および/または金属、例えば特にMo、
Niおよび/またはWである。フィラーは固定−および
/または中空粒子でもよい。しかしながらこのものはコ
ア/シェル−構造を有する粒子でもよく、その際にシェ
ルは上述の硼化物、炭化物、窒化物、酸化物および/ま
たは珪化物から造られそしてコアは特に非合金金属、例
えばNi、W、Ti、Zr、Mo、CoまたはAl;合
金、例えば真鍮;またはTiまたはVを基礎とする酸化
物、例えば特にTiO、V23 またはVOである。
The material obtained from this is hot pressed in a mold.
Or by injection molding. Place of polymer
To achieve the desired high degree of crystallinity, this material should be
Anneal underneath. Especially high dimension
Legal stability depends on thermal, chemical or radiation crosslinking
Therefore, it can be achieved. Particularly suitable filler (single
(Alone or a mixture) is generally a metal boride such as TiB 2
Or ZrB2, Metal carbides such as TiC or V
C, metal nitride such as TiN, metal oxide such as R
uO2, And / or metal silicides such as MoSi2
Or WSi2And / or metals, such as Mo in particular,
Ni and / or W. The filler is fixed-and
It may be hollow particles. However, this is
Particles having an a / shell structure may be used, in which case
The above-mentioned boride, carbide, nitride, oxide and / or
Or made of silicide and the core is especially a non-alloy metal, eg
For example, Ni, W, Ti, Zr, Mo, Co or Al;
Oxidation based on gold, eg brass; or Ti or V
Objects, especially TiO, V2O3Or VO.

【0012】本発明の特に有利な実施形態およびそれで
達成できる他の長所を図面を引用して以下に更に詳細に
説明する。本発明およびそれに付随する沢山の長所を更
に良く理解できるように、簡単な形で本発明の実験的実
施形態を示す添付の図面を用いて以下の詳細に説明す
る:図1は本発明に従う方法で製造されそしてポリマー
マトリックスとその中に充填された導電性フィラー粒子
とより成るPTC抵抗体の透視図を示している。図2は
本発明の方法で製造されたPTC抵抗体(1)の抵抗率
〔Ω・cm〕およびエポキシド(8)と熱可塑性樹脂
(15,16)とを基本成分とする比較用抵抗体のそれ
を温度〔℃〕の関数として示すグラフである。図3は本
発明の方法で製造された2つのPTC抵抗体(4,9)
およびそれぞれエポキシドを基本成分とする比較用抵抗
体(3,8,14)の抵抗率〔Ω・cm〕を温度〔℃〕
の関数として示すグラフを図示している。図4は本発明
の方法で製造された且つ異なる方法条件で製造された3
つのPTC抵抗体(5,6,7)の抵抗率〔Ω・cm〕
を温度〔℃〕の関数として示すグラフを図示している。
図5は本発明の方法で製造され且つ熱可塑性ポリマーを
基本成分とする2つのPTC抵抗体(10,11)の抵
抗率ρ〔Ω・cm〕を温度〔℃〕の関数として示すグラ
フを図示している。図6はそれぞれエポキシドまたは熱
可塑性樹脂を基本成分とし且つ同じフィラー成分を有し
ている4つのPTC抵抗体群I、II、III 、IVの初期抵
抗率〔Ω・cm〕をフィラー粒子の平均径を関数として
示すグラフを図示している。図7は高温熱可塑性樹脂を
基本成分とするPTC抵抗体の抵抗率ρ〔Ω・cm〕を
温度〔℃〕の関数として示すグラフを図示している。
[0012] Particularly advantageous embodiments of the invention and other advantages achievable therewith are explained in more detail below with reference to the drawings. For a better understanding of the invention and of the many advantages associated with it, a detailed description is given below with the aid of the accompanying drawings, which show, in a simplified form, experimental embodiments of the invention: FIG. Figure 3 shows a perspective view of a PTC resistor made of a polymer matrix and comprising conductive filler particles filled therein. FIG. 2 shows a resistivity [Ω · cm] of the PTC resistor (1) manufactured by the method of the present invention and a comparative resistor having epoxide (8) and thermoplastic resin (15, 16) as basic components. It is a graph which shows it as a function of temperature [° C]. FIG. 3 shows two PTC resistors (4, 9) manufactured by the method of the present invention.
And the resistivity [Ω · cm] of the comparative resistors (3, 8, 14) each of which has epoxide as a basic component, the temperature [° C]
10 illustrates a graph shown as a function of. FIG. 4 is a graph of 3 manufactured by the method of the present invention and manufactured under different process conditions.
Resistivity of one PTC resistor (5, 6, 7) [Ω · cm]
Figure 6 illustrates a graph showing as a function of temperature [° C].
FIG. 5 is a graph showing the resistivity ρ [Ω · cm] of two PTC resistors (10, 11) manufactured by the method of the present invention and having a thermoplastic polymer as a basic component as a function of temperature [° C.]. Shows. FIG. 6 shows the initial resistivity [Ω · cm] of four PTC resistor groups I, II, III and IV, each of which has an epoxide or a thermoplastic resin as a basic component and the same filler component as the average diameter of the filler particles. Figure 9 illustrates a graph showing as a function. FIG. 7 is a graph showing the resistivity ρ [Ω · cm] of a PTC resistor having a high temperature thermoplastic resin as a basic component as a function of temperature [° C.].

【0013】次に図面に付いて説明する。図1は2つの
端末電極e1 、e2 の間に配置された抵抗ボディー部w
を持つPTC抵抗体を示している。該抵抗ボディー部w
は一般的には数mΩ・cmの比較的に低い初期抵抗率を
示す物質で構成されておりそして、例えば数平方センチ
メートルのその切断面積に比較して、センチメートルの
範囲の比較的に大きな長さを有している。それの抵抗の
振れは108 より大きく、一般に1010〜1012であ
る。上記の性質は、その長い距離にもかかわらず、連続
的に負荷する間に比較的に高い電流密度を未だ伝導する
ことができるのでおよびPTC遷移の後に高い抵抗の状
態で難無く高電圧に耐えることができるので、kVの電
圧域での電力用応用分野で使用するのが有利である。抵
抗ボディー部wは一般に130℃よりも高いPTC遷移
温度も示す。これは抵抗体の比較的に高い作動温度を可
能とする。自由なまたは強制された対流による抵抗体の
冷却は作業温度と雰囲気温度との間の差に比例している
のでおよびまた放射による冷却が作業温度の4乗に比例
するので、この抵抗体は許容できない高い温度に加熱す
ることなしに比較的に高い定格電流を負荷することがで
きる。
Next, a description will be given with reference to the drawings. FIG. 1 shows a resistance body part w arranged between two terminal electrodes e 1 and e 2.
2 shows a PTC resistor having The resistance body part w
Is generally composed of a material exhibiting a relatively low initial resistivity of a few mΩ · cm and has a relatively large length in the range of centimeters compared to its cutting area of, for example, a few square centimeters. have. Its resistance excursion is greater than 10 8 and is typically 10 10 to 10 12 . The above-mentioned properties make it possible, despite its long distance, to still carry a relatively high current density during continuous loading and to withstand high voltages without difficulty in a high resistance state after a PTC transition. It is advantageous for use in power applications in the voltage range of kV. The resistance body part w also generally exhibits a PTC transition temperature higher than 130 ° C. This allows a relatively high operating temperature of the resistor. This resistor is acceptable because the cooling of the resistor by free or forced convection is proportional to the difference between the working temperature and the ambient temperature and also because the cooling by radiation is proportional to the fourth power of the working temperature. It can be loaded with a relatively high rated current without heating to an unacceptably high temperature.

【0014】この抵抗体の特に有利に製造することを可
能とする方法を以下に説明する:専ら減圧下にまたは非
酸化雰囲気、特に保護ガス、例えば窒素またはアルゴン
の雰囲気で貯蔵されおよび/または化学的に溶蝕された
導電性の粉末フィラーを、ミキサー中でエポキシドを基
本成分とする液状樹脂と均一に混合する。続く加工の間
に沈降するのを防止するために、樹脂を高温、例えば5
0〜80℃の高温で加工の間に部分的にゲル化させる。
硬化剤、特にジシアンジアミドまたは酸無水物の添加後
に、得られる混合物を型に注ぎ込むかまたは射出成形に
よって加工しそして120〜220℃の温度で硬化させ
て抵抗ボディー部wを形成する。電極e 1 、e2 は硬化
した後の抵抗体ボディーを研磨した末端に一般に蒸着ま
たは結合させるが、若干の場合にはこれらは注型および
続いての硬化の間に抵抗中に既に合体されてもよい。
It is possible to manufacture this resistor particularly advantageously.
The following describes how to do this: exclusively under reduced pressure or not.
Oxidizing atmosphere, especially protective gas such as nitrogen or argon
Stored in an atmosphere and / or chemically eroded
Conductive powder filler is added to the epoxide base in a mixer.
Mix uniformly with the liquid resin that is the main component. During subsequent processing
In order to prevent sedimentation of the resin to high temperatures, eg 5
Partially gel during processing at elevated temperatures of 0-80 ° C.
After addition of hardener, especially dicyandiamide or acid anhydride
The resulting mixture can be poured into molds or injection molded.
So processed and cured at a temperature of 120-220 ° C
To form the resistance body portion w. Electrode e 1, E2Is cured
After that, the resistor body is generally vapor-deposited on the polished end.
Or in some cases, in some cases these are cast and
It may already be incorporated into the resistor during subsequent curing.

【0015】別の実験的実施形態においては、予めに減
圧下にまたは非酸化雰囲気、特に保護ガス、例えば窒素
またはアルゴンの雰囲気で貯蔵されおよび/または化学
的に溶蝕されている粉末の導電性フィラーを、粉末熱可
塑性樹脂と混合する。得られる混合物を電極と一緒に型
に注ぎ込み、高温で圧縮成形して抵抗体を形成する。使
用される出発物質、エポキシドの硬化の間の温度条件、
熱可塑性樹脂の加工の間の温度−および圧力条件並びに
本発明の方法で製造されるPTC抵抗体の物理的性質、
例えばPTC遷移温度、ガラス転移温度および初期抵抗
率を以下の二つの表および図2〜5および7に示す。
In another experimental embodiment, a powdered conductive filler which has been previously stored under reduced pressure or in a non-oxidizing atmosphere, in particular a protective gas such as nitrogen or argon, and / or which has been chemically eroded. Is mixed with the powdered thermoplastic resin. The resulting mixture, along with the electrodes, is poured into a mold and compression molded at elevated temperature to form a resistor. The starting materials used, the temperature conditions during the curing of the epoxide,
The temperature and pressure conditions during processing of the thermoplastic resin and the physical properties of the PTC resistor produced by the method of the present invention,
For example, the PTC transition temperature, glass transition temperature and initial resistivity are shown in the two tables below and in Figures 2-5 and 7.

【0016】 例 ポリマー フィラー 硬化(アニール) ──────────────────────────────────── 1 Araldit(R) 66容量% のNi 140℃で20時間 (約60μm 、溶蝕済み) 2 Araldit(R) 29容量% のNi/Ag 140℃で20時間 (20〜80μm 、銀コーティング) 3 Araldit(R) 43容量% のTiB2 (100〜200 140℃で20時間 μm 、溶蝕済み) 4 Araldit(R) 43容量% のTiB2 (63〜100 140℃で20時間+ 180℃で μm 、溶蝕済み) 2時間 5 Epikote(R) 43容量% のTiB2 (100〜200 160℃で 2時間 μm 、溶蝕済み) 6 Epikote(R) 43容量% のTiB2 (100〜200 160℃で 2時間+ 140℃で μm 、溶蝕済み) 16 時間 7 Epikote(R) 43容量% のTiB2 (100〜200 160℃で 2時間+ 140℃で μm 、溶蝕済み) 16 時間+200 ℃で2 時間 8 Spurr (R) 43容量% のTiB2 (63〜100 80 ℃で24時間 μm) 9 Spurr (R) 43容量% のTiB2 (100 〜200 120℃で24時間 μm 、溶蝕済み) 10 PPS 43容量% のTiB2 (<45 μm 、 300℃で3分、および139 溶蝕済み) MPA 11 PPS 43容量% のTiB2 (<45 μm 、 300℃で 3分およびいずれ 溶蝕済み) の場合にも139MPAで260 ℃で4 時間 12a PE 25容量% のTiB2 (100 〜200 μm 、溶蝕済み) 12b は 12a と同じであるが、30容量% のTiB2 12c は 12a と同じであるが、35容量% のTiB2 12d は 12a と同じであるが、40容量% のTiB2 12e は 12a と同じであるが、55容量% のTiB2 14 Spurr (R) 43容量% のTiB2 (63〜100 80 ℃で24時間 μm 、溶蝕済み) 15 PE 50容量% のTiB2 16 PE カーボンブラック(Raychem社によって市販) 17 s-PS 50容量% のTiB2 (<45 μm 、 溶蝕済み) 18 PE 60容量% のTiB2 (1〜5 μm 、 溶蝕済み) Araldit(R) = Araldit FおよびHY 905 から1 : 1 の重量比で混合されて製造 された硬化したポリマー Epikote(R) = Epikote 828、Epicure MNA およびHY 960から製造される硬化ポ リマー( エポキシ樹脂、硬化剤および促進剤の100:90:1の重量比 で混合されたShell 社の製品) Spurr (R) = ビニルシクロヘキサン−ジオキシド(VCD) 、ポリプロピレングリ コールのジグリシジルエーテル (Polyscience Inc.社の商品名D. E.R.736 を有している) PPS = ポリフェニレン−スルフィド、 PE = ポリエチレン、 s-PS = シンジオタクチック−ポリスチレン 例 PTC遷移温度 [℃] ガラス転移温度 [℃] 初期抵抗率 ──────────────────────────────────── 1 160 104 5 2 - 104 26 3 150 104 14 4 160 105 13.5 5 140 79 7 6 160 124 19 7 200 144 45 8 85 80 26 9 120 90 7 10 250 4 11 260 11 12a 130 85000 12b 130 460 12c 130 240 12d 130 30 12e 130 18 14 100 80 6 15 130 29 16 130 844 17 260 97 18 130 25 表および図2から、低い初期抵抗率を持ち、高いPTC
遷移温度および108より大きい抵抗の振れを示すPT
C抵抗体(例1)が100℃より高いガラス転移温度を
有する適するエポキシドおよび適当な硬度の適切に製造
された予備処理フィラーを選択することによって製造で
きることが明らかである。例えばエポキシドおよびTi
2 (例8)またはポリエチレンとTiB2 (例15、
例16)を基本成分とする匹敵する寸法を有する(が従
来技術によって製図された)PTC抵抗体と比較して、
かゝる抵抗体は低い初期抵抗率および高いPTC遷移温
度を示し、このことが電力用用途分野で使用するのが有
利である。適するフィラーの選択の重要さは図2から明
らかです。結局、選択されるフィラーが柔らか過ぎる場
合には(例2)、フィラー粒子の結合およびPTC遷移
がもはや生じない。
Example Polymer Filler Curing (annealing) ──────────────────────────────────── 1 Araldit (R ) 66 vol% Ni at 140 ° C for 20 hours (approx. 60 μm, corroded) 2 Araldit (R) 29 vol% Ni / Ag 140 ° C for 20 hrs (20-80 μm, silver coating) 3 Araldit (R) 43 vol % TiB 2 (100 to 200 140 ° C for 20 hours μm, corroded) 4 Araldit (R) 43% by volume TiB 2 (63 to 100 140 ° C for 20 hours + 180 ° C μm, corroded) 2 hours 5 Epikote (R) 43% by volume TiB 2 (100 to 200 at 160 ° C for 2 hours μm, corroded) 6 Epikote (R) 43% by volume TiB 2 (100 to 200 at 160 ° C for 2 hours + 140 ° C, μm, 16 hours 7 Epikote (R) 43% by volume TiB 2 (100-200 2 hours at 160 ° C + 140 ° C μm, corroded) 16 hours + 200 ° C 2 hours 8 Spurr (R) 43% by volume TiB 2 (63~100 80 24 hours [mu] m at ℃) 9 Spurr (R) 43% by volume of TiB 2 (100 ~200 120 ℃ for 24 hours [mu] m,溶蝕already) 1 0 PPS 43% by volume TiB 2 (<45 μm, 3 minutes at 300 ° C and 139 ablated) MPA 11 PPS 43% by volume TiB 2 (<45 μm, 3 minutes at 300 ° C and ablated) Also at 139MPA at 260 ° C for 4 hours 12a PE 25% by volume TiB 2 (100-200 μm, corroded) 12b is the same as 12a, but 30% by volume TiB 2 12c is the same as 12a, 35% by volume TiB 2 12d is the same as 12a, 40% by volume TiB 2 12e is the same as 12a, but 55% by volume TiB 2 14 Spurr (R) 43% by volume TiB 2 (63 ~ 100 PE 24 h μm at 80 ° C, corroded) 15 PE 50 vol% TiB 2 16 PE carbon black (marketed by Raychem) 17 s-PS 50 vol% TiB 2 (<45 μm, corroded) 18 PE 60 Volume% TiB 2 (1-5 μm, ablated) Araldit (R) = cured polymer prepared by mixing Araldit F and HY 905 in a 1: 1 weight ratio Epikote (R) = Epikote 828, Epicure Curing polymer manufactured from MNA and HY 960 (Epoxy resin, curing agent and accelerator 100: 90: Shell's products mixed in a weight ratio) Spurr (R) = vinylcyclohexane - dioxide (VCD), diglycidyl ether of polypropylene glycol (Polyscience Inc PPS = polyphenylene-sulfide, PE = polyethylene, s-PS = syndiotactic-polystyrene Example PTC transition temperature [° C] glass transition temperature [° C] initial resistivity ─── ───────────────────────────────── 1 160 104 5 2-104 26 3 150 104 14 4 160 105 13.5 5 140 79 7 6 160 124 19 7 200 144 45 8 85 80 26 9 120 90 7 10 250 4 11 260 11 12a 130 85000 12b 130 460 12c 130 240 12d 130 30 12e 130 18 14 100 80 6 15 130 29 16 130 844 17 260 97 18 130 25 From the table and Fig. 2, it has a low initial resistivity and a high PTC.
PT showing transition temperature and resistance swing greater than 10 8.
It is clear that the C-resistor (Example 1) can be produced by selecting a suitable epoxide having a glass transition temperature above 100 ° C. and a suitably prepared pretreated filler of suitable hardness. For example epoxide and Ti
B 2 (Example 8) or polyethylene and TiB 2 (Example 15,
Compared to a PTC resistor of comparable size (based on the prior art) with Example 16) as the basis,
Such resistors exhibit a low initial resistivity and a high PTC transition temperature, which is advantageous for use in power applications. The importance of choosing a suitable filler is clear from Figure 2. Finally, if the selected filler is too soft (Example 2), binding of filler particles and PTC transitions no longer occur.

【0017】表および図2、3および4から、本発明の
方法によって製造されたPTC抵抗体のPTC遷移温度
が若干の場合には適当な熱処理によって非常に増加する
ことが明らかである。この様に処理した抵抗体は高い作
動温度で操作することができ、結果として熱処理してい
ない抵抗体よりも大きい定格電流伝導能力を有する。適
する熱処理は標準的な硬化温度(例3、5、8、14)
と比較して高められている温度(例4、7、9)で一般
に数時間硬化させるかまたは予備硬化させるが、しかし
比較的低い温度で数時間予備硬化させてもよい(例
6)。エポキシドを適切に選択することで、200℃ま
でのPTC転移温度Tc が適当な方法で硬化を実施した
場合に達成できる。熱処理した抵抗体の初期抵抗率ρは
しばしば未処理の抵抗体のそれを著しく超えている。抵
抗率が150℃までの温度でさえ1Ω・cmより小さい
ので、適切に製造された抵抗体(例4,6,7)は、1
00〜150℃の温度が長期間にわたって発生する装置
中で電流を伝導するのに使用することができる。
From the table and FIGS. 2, 3 and 4, it is clear that the PTC transition temperature of the PTC resistor produced by the method of the present invention is greatly increased by suitable heat treatment in some cases. Resistors treated in this way can be operated at high operating temperatures and consequently have a higher rated current carrying capacity than resistors that have not been heat treated. Suitable heat treatments are standard curing temperatures (eg 3, 5, 8, 14)
Are generally cured or pre-cured at elevated temperatures (Examples 4, 7, 9) for several hours, but may be pre-cured at relatively low temperatures for several hours (Example 6). With a suitable choice of epoxide, a PTC transition temperature T c of up to 200 ° C. can be achieved if the curing is carried out in a suitable manner. The initial resistivity ρ of heat-treated resistors is often significantly higher than that of untreated resistors. Properly manufactured resistors (eg 4, 6, 7) have a resistivity of less than 1 Ω · cm even at temperatures up to 150 ° C.
It can be used to conduct current in a device where temperatures of 0 ° to 150 ° C. occur over long periods of time.

【0018】特に高いPTC遷移温度はある種の熱可塑
性ポリマーにて達成できる。表および図5および7か
ら、少なくとも250℃のPTC遷移温度がポリマーと
してのポリフェニレン−スルフィド(PPS)またはシ
ンジオタクチック−ポリスチレン(s−PS)およびフ
ィラーとしてのTiB2 にて達成できることが判る。か
ゝる材料から製造された抵抗体の抵抗率は190〜22
0℃の温度でも1Ω・cmより小さいので、かゝる抵抗
体は比較的に高い定格電流を伝導することができる。適
する熱処理(例11)は多くの場合には180〜270
℃の間で抵抗率を非常に顕著に低下させ、その結果とし
て高温での抵抗体の定格電流伝導能力が未処理抵抗体に
比較して非常に増加する。
Particularly high PTC transition temperatures can be achieved with certain thermoplastic polymers. From the table and FIGS. 5 and 7, it can be seen that a PTC transition temperature of at least 250 ° C. can be achieved with polyphenylene-sulfide (PPS) or syndiotactic-polystyrene (s-PS) as polymer and TiB 2 as filler. Resistors made from such materials have a resistivity of 190-22
Since the resistance is less than 1 Ω · cm even at a temperature of 0 ° C., such a resistor can conduct a relatively high rated current. A suitable heat treatment (Example 11) is often 180-270.
The resistivity drops very markedly between ° C, resulting in a much higher rated current carrying capacity of the resistor at high temperatures compared to untreated resistors.

【0019】本発明に従って製造されそしてほぼ立方体
形状(長さ:約20mm、横断面:約30mm2 )であ
るPPSおよびTiB2 で構成されるPTC抵抗体(例
10)の電流伝導能力は、相応する寸法を有するPEと
TiB2 で構成される従来技術に従うPTC抵抗体(例
15)と比較する。この比較において、PTC抵抗体は
PTC抵抗体の上を65℃で水が直接的に流れる(20
L/分)水浴(T=65℃)中に配置する。一定の電流
を約6分間、抵抗体に通す。PTC遷移がこの乾燥時間
の間に生じない場合には、電流を増加させそして測定サ
イクルを繰り返す。電流伝導能力の目安として、電流の
値をPTC遷移が未だ起きないぎりぎりの所で測定す
る。これは本発明の抵抗体では約120A/cm2 の電
流密度が得られるが、従来技術の抵抗体では50A/c
2 しか得られない。
The current carrying capacity of a PTC resistor (Example 10) composed of PPS and TiB 2 made according to the invention and having a substantially cubic shape (length: about 20 mm, cross section: about 30 mm 2 ) is comparable. Compare with a prior art PTC resistor composed of PE and TiB 2 having different dimensions (Example 15). In this comparison, the PTC resistor has water flowing directly over the PTC resistor at 65 ° C (20
L / min) Place in water bath (T = 65 ° C.). A constant current is passed through the resistor for about 6 minutes. If no PTC transition occurs during this drying time, increase the current and repeat the measurement cycle. As a measure of current carrying capacity, the value of the current is measured just before the PTC transition has occurred. This gives a current density of about 120 A / cm 2 for the resistor of the present invention, but 50 A / c for the resistor of the prior art.
You can only get m 2 .

【0020】例12a〜12eに従うPTC抵抗体の場
合には、30容量% より多いフィラー含有量が低い初期
抵抗率を達成するのに必要であることが表から判る。本
発明の方法によって製造される全てのPTC抵抗体に同
じことが当て嵌まる。フィラー粒子の平均径は有利には
10μm より大きくあるべきである。何故ならば、一方
においては、良好な電気的な初期導電率がこの様にして
達成されるからである。これは、四つのPTC抵抗体I
(ポリエチレンと50容量% のTiB 2 を基本とす
る)、II(ポリエチレンと35容量% のTiB2 を基本
とする)、III (Spurr(R) エポキシドと35容量
% のTiB2 を基本とする)およびIV(ポリエチレンと
60容量% のTiB2 を基本とし、例18に従う)の初
期の電気的な抵抗率ρ(約30℃)がフィラー粒子の大
きさpsの関数として示してある図6から明らかであ
る。粒子がそれぞれ60μm または100μm より大き
い場合には、特に良好な電気的初期導電率が達成され
る。本発明に従う抵抗体の製造の際に出発成分が良好な
加工適合性を保証する様に、フィラー粒子の大きさを5
00μm まで、好ましくは200μm までに限定するの
が有利である。フィラー粒子は100μm と200μm
または63μm と100μm またはあるいは32μm と
45μm または場合によっては10と32μm の間の平
均粒子径を有するフラクションとして存在していてもよ
い。比較的に低い初期抵抗率は、たとえフィラーが比較
的に大きな体積割合の例えば63μm と100μm の平
均粒子径を持つ粗粒子と比較的に少ない体積割合の例え
ば10μm までの寸法の細かい粒子である場合でも達成
される。
In the case of PTC resistors according to Examples 12a-12e
If the content is higher than 30% by volume, the filler content is low.
The table shows that it is necessary to achieve the resistivity. Book
The same applies to all PTC resistors manufactured by the method of the invention.
The same applies. The average diameter of the filler particles is advantageously
Should be greater than 10 μm. Because one hand
In, good electrical initial conductivity is thus
Because it is achieved. This is four PTC resistors I
(Polyethylene and 50% by volume TiB 2Based on
II, II (polyethylene and 35% by volume TiB)2The basic
, III (Spurr(R)Epoxide and 35 capacity
% TiB2Based) and IV (with polyethylene
60% by volume TiB2(Following Example 18 and following Example 18)
Electrical resistivity ρ (about 30 ° C) is large for filler particles
It is clear from FIG. 6 which is shown as a function of size ps.
It Particles larger than 60 μm or 100 μm respectively
Especially good initial electrical conductivity is achieved
It Good starting components are used in the production of the resistors according to the invention.
The size of the filler particles should be 5 to ensure process compatibility.
Limit to up to 00 μm, preferably up to 200 μm
Is advantageous. Filler particles are 100 μm and 200 μm
Or 63 μm and 100 μm or alternatively 32 μm
45 μm or in some cases between 10 and 32 μm
May exist as a fraction with a uniform particle size
Yes. Relatively low initial resistivity compared to even filler
With a relatively large volume ratio, such as 63 μm and 100 μm flat
An example of coarse particles with a uniform particle size and relatively small volume ratio
Achieved even with fine particles up to 10 μm
Is done.

【0021】本発明の沢山の変形が上記の教示のもとに
示唆されている。それ故に、ここに具体的に説明した以
外のものも含めてそれを規定する請求項に記載の範囲に
包含される発明は明らかに本発明に属する。
Many variations of the present invention have been suggested based on the above teachings. Therefore, the invention included in the scope of the claims defining the invention, including those other than those specifically described herein, obviously belongs to the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は本発明に従う方法で製造されそしてポリ
マーマトリックスとその中に充填された導電性フィラー
粒子とより成るPTC抵抗体の透視図を示している。
FIG. 1 shows a perspective view of a PTC resistor manufactured by the method according to the invention and consisting of a polymer matrix and conductive filler particles filled therein.

【図2】図2は本発明の方法で製造されたPTC抵抗体
(1)の抵抗率〔Ω・cm〕およびエポキシド(8)と
熱可塑性樹脂(15,16)とを基本成分とする比較用
抵抗体のそれを温度〔℃〕の関数として示すグラフであ
る。
FIG. 2 is a comparison of a PTC resistor (1) manufactured by the method of the present invention with a resistivity [Ω · cm] and an epoxide (8) and a thermoplastic resin (15, 16) as basic components. It is a graph which shows that of the resistor for use as a function of temperature [° C].

【図3】図3は本発明の方法で製造された2つのPTC
抵抗体(4,9)およびそれぞれエポキシドを基本成分
とする比較用抵抗体(3,8,14)の抵抗率〔Ω・c
m〕を温度〔℃〕の関数として示すグラフを図示してい
る。
FIG. 3 shows two PTCs produced by the method of the present invention.
Resistivity of the resistors (4, 9) and comparative resistors (3, 8, 14) each having an epoxide as a basic component [Ω · c
FIG. 6 illustrates a graph showing m] as a function of temperature [° C.].

【図4】図4は本発明の方法で製造された且つ異なる方
法条件で製造された3つのPTC抵抗体(5,6,7)
の抵抗率〔Ω・cm〕を温度〔℃〕の関数として示すグ
ラフを図示している。
FIG. 4 shows three PTC resistors (5,6,7) manufactured according to the method of the present invention and manufactured under different process conditions.
FIG. 4 is a graph showing the resistivity [Ω · cm] as a function of temperature [° C.].

【図5】図5は本発明の方法で製造され且つ熱可塑性ポ
リマーを基本成分とする2つのPTC抵抗体(10,1
1)の抵抗率ρ〔Ω・cm〕を温度〔℃〕の関数として
示すグラフを図示している。
FIG. 5 shows two PTC resistors (10,1) made by the method of the invention and based on a thermoplastic polymer.
The graph showing the resistivity ρ [Ω · cm] of 1) as a function of temperature [° C.] is shown.

【図6】図6はそれぞれエポキシドまたは熱可塑性樹脂
を基本成分とし且つ同じフィラー成分を有している4つ
のPTC抵抗体群I、II、III 、IVの初期抵抗率〔Ω・
cm〕をフィラー粒子の平均径を関数として示すグラフ
を図示している。
FIG. 6 is an initial resistivity [Ω · of four PTC resistor groups I, II, III, IV having an epoxide or a thermoplastic resin as a basic component and having the same filler component, respectively;
cm] as a function of the average diameter of the filler particles.

【図7】図7は高温熱可塑性樹脂を基本成分とするPT
C抵抗体の抵抗率ρ〔Ω・cm〕を温度〔℃〕の関数と
して示すグラフを図示している。
FIG. 7 is a PT containing a high temperature thermoplastic resin as a basic component.
FIG. 6 shows a graph showing the resistivity ρ [Ω · cm] of the C resistor as a function of temperature [° C.].

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 、e2 ・・・端末電極 w ・・・・抵抗ボディー部e 1 , e 2 ... Terminal electrode w ... Resistor body

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 端子の間に配置された抵抗ボディー部を
有しそして該ボディー部がポリマーマトリックスと該ポ
リマーマトリックス中に充填された粉末フィラーとを有
する組成物で構成されそして導電性物質を含むPTC抵
抗体を、ポリマーとフィラーとが互いに混合し、この混
合物から抵抗ボディー部を高温で成形して製造する方法
において、 a)PTC遷移が140℃より高い温度でしか生じない
ような、高いガラス転移温度、融点および架橋温度を有
してい物質をポリマーとして選択し、そして b)カーボンブラックまたは銀よりも固く且つより大き
い耐酸化性を持つ物質をフィラーとして選択することを
特徴とする、上記方法。
1. A resistive body portion disposed between terminals, the body portion being composed of a composition having a polymer matrix and a powder filler filled in the polymer matrix and including a conductive material. In a method for producing a PTC resistor by mixing a polymer and a filler with each other and molding a resistance body portion from this mixture at a high temperature, a) a high glass such that a PTC transition occurs only at a temperature higher than 140 ° C. A method as described above, characterized in that a substance having a transition temperature, a melting point and a crosslinking temperature is selected as a polymer, and b) a substance harder than carbon black or silver and having a higher oxidation resistance is selected as a filler. .
【請求項2】 フィラーを、混合前に減圧下にまたは非
酸化条件のもとで、特に保護ガス雰囲気で貯蔵しおよび
/または化学的に溶蝕する請求項1に記載の方法。
2. The process according to claim 1, wherein the filler is stored under reduced pressure or under non-oxidizing conditions before mixing, in particular in a protective gas atmosphere and / or chemically eroded.
【請求項3】 ポリマーを抵抗ボディー部を形成する間
の少なくとも2つの温度段階で硬化またはアニールする
請求項1または2に記載の方法。
3. A method according to claim 1 or 2 in which the polymer is cured or annealed in at least two temperature steps during the formation of the resistive body.
【請求項4】 アミド硬化したまたは酸無水物硬化した
100℃より高いガラス転移温度のエポキシドを基本成
分とする熱硬化性物質、140℃より高い融点を持つ熱
可塑性樹脂またはコポリマーまたは140℃より高い架
橋温度を有する熱可塑性エラストマーをポリマーとして
選択しそして金属硼化物、金属炭化物、金属窒化物、金
属酸化物および/または金属珪化物および/または金
属、特にMo、Niおよび/またはWをフィラーとして
選択する、請求項1〜3のいずれか一つに記載の方法。
4. An amide-cured or anhydride-cured thermosetting material based on an epoxide having a glass transition temperature higher than 100 ° C., a thermoplastic resin or copolymer having a melting point higher than 140 ° C. or higher than 140 ° C. A thermoplastic elastomer having a crosslinking temperature is selected as the polymer and a metal boride, a metal carbide, a metal nitride, a metal oxide and / or a metal silicide and / or a metal, especially Mo, Ni and / or W is selected as a filler. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein
【請求項5】 端末電極の間に配置された抵抗ボディー
部を有しそして該ボディー部がポリマーマトリックスと
該ポリマーマトリックス中に充填された粉末フィラーと
を含む組成物より成りそして導電性物質を含む、ポリマ
ーとフィラーとを互いに混合しそして抵抗ボディー部を
この混合物から高温で成形されるPTC抵抗体におい
て、 a)PTC転移が140℃より高い温度でしか生じない
ような、高いガラス転移温度、融点および架橋温度を有
してい物質をポリマーとして選択し、そして b)カーボンブラックまたは銀よりも固く且つ大きい耐
酸化性を持つ物質をフィラーとして選択することを特徴
とする、上記PTC抵抗体。
5. A resistive body portion disposed between the terminal electrodes, the body portion comprising a composition comprising a polymer matrix and a powder filler filled in the polymer matrix, and comprising a conductive material. In a PTC resistor in which a polymer and a filler are mixed with each other and the resistor body is molded from this mixture at high temperature: a) high glass transition temperature, melting point such that the PTC transition only occurs above 140 ° C. And a substance having a crosslinking temperature is selected as a polymer, and b) a substance harder than carbon black or silver and having a higher oxidation resistance is selected as a filler, the PTC resistor.
【請求項6】 フィラーの含有量が少なくとも30容量
% である請求項5に記載のPTC抵抗体。
6. A filler content of at least 30 volumes
The PTC resistor according to claim 5, which is%.
【請求項7】 フィラー粒子の平均径が専ら10μm よ
り大きい請求項6に記載のPTC抵抗体。
7. The PTC resistor according to claim 6, wherein the average diameter of the filler particles is exclusively larger than 10 μm.
【請求項8】 フィラー粒子の平均径が500μm より
小さい請求項7に記載のPTC抵抗体。
8. The PTC resistor according to claim 7, wherein the average diameter of the filler particles is smaller than 500 μm.
【請求項9】 フィラー粒子の平均径が専ら60〜20
0μm である請求項8に記載のPTC抵抗体。
9. The filler particles have an average diameter of 60 to 20 exclusively.
The PTC resistor according to claim 8, which has a thickness of 0 μm.
【請求項10】 フィラー粒子の平均径が専ら60〜1
00μm である請求項9に記載のPTC抵抗体。
10. The filler particles have an average diameter of 60 to 1 exclusively.
The PTC resistor according to claim 9, which has a thickness of 00 μm.
【請求項11】 少なくとも2つのフラクションを準備
し、それの最初のフラクションが10μm より小さい粒
子を含有しそして第二のフラクションが60μm より大
きく且つ200μm より小さい粒子を含有する請求項1
0に記載のPTC抵抗体。
11. At least two fractions are provided, the first fraction of which contains particles smaller than 10 μm and the second fraction which contains particles larger than 60 μm and smaller than 200 μm.
The PTC resistor according to 0.
【請求項12】 金属硼化物、例えばTiB2 またはZ
rB2 、金属炭化物、例えばTiCまたはVC、金属窒
化物、例えばTiN、金属酸化物、例えばRuO2 、お
よび/または金属珪化物、例えばMoSi2 またはWS
2 および/または金属、例えば特にMo、Niおよび
/またはWをフィラーとして使用しそしてアミド硬化し
た、特にジシアンジアミド硬化したまたは酸無水物硬化
したエポキシドおよび大きい結晶質成分を含む高温熱可
塑性樹脂、特にポリプロピレン、熱可塑性ポリウレタン
(TPU)、ポリブテン−テレフタレート(PBT)、
ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン
ナフタレート(PEN)、ポリフェニレンスルフィド
(PPS)、シンジオタクチックポリスチレン(s−P
S)、ポリエーテル−エーテル−ケトン(PEEK)、
ポリアリール−エーテル−ケトン(PAEK)、ポリベ
ンズイミダゾール(PBI)、弗素化合成樹脂、熱可塑
性ポリイミド(TPI)またはコポリマーまたはこれら
の混合物をポリマーとして使用する請求項5〜11のい
ずれか一つに記載のPTC抵抗体。
12. Metal borides such as TiB 2 or Z.
rB 2 , metal carbides such as TiC or VC, metal nitrides such as TiN, metal oxides such as RuO 2 , and / or metal silicides such as MoSi 2 or WS.
High temperature thermoplastics containing i 2 and / or metals, such as Mo, Ni and / or W as fillers and containing amide-cured, especially dicyandiamide-cured or anhydride-cured epoxides and large crystalline components, especially Polypropylene, thermoplastic polyurethane (TPU), polybutene-terephthalate (PBT),
Polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyphenylene sulfide (PPS), syndiotactic polystyrene (s-P)
S), polyether-ether-ketone (PEEK),
12. Polyaryl-ether-ketone (PAEK), polybenzimidazole (PBI), fluorinated synthetic resin, thermoplastic polyimide (TPI) or copolymer or mixtures thereof are used as polymer. PTC resistor.
【請求項13】 フィラーが固体−および/または中空
粒子および/またはコア/シェル−構造の粒子であり、
その際にシェルは上述の硼化物、炭化物、窒化物、酸化
物および/または珪化物から造られそしてコアは特に非
合金金属、例えばNi、W、Ti、Zr、Mo、Coま
たはAl;合金、例えば真鍮;またはTiまたはVを基
礎とする酸化物、例えば特にTiO、V2 3 またはV
Oである請求項12に記載のPTC抵抗体。
13. The filler is solid- and / or hollow particles and / or core / shell-structured particles,
Here, the shell is made of the above-mentioned borides, carbides, nitrides, oxides and / or silicides and the core is in particular a non-alloy metal, such as Ni, W, Ti, Zr, Mo, Co or Al; alloys, For example brass; or oxides based on Ti or V, eg TiO, V 2 O 3 or V, among others.
The PTC resistor according to claim 12, which is O.
【請求項14】 25mΩ・cmより小さい初期抵抗率
および/または100℃以上の温度での高い定格電流伝
導能力および/または冷間導電状態での抵抗とPTC遷
移の実施後の抵抗との間に少なくとも108 、好ましく
は1010の抵抗増加がある成分として、請求項5に記載
の抵抗体を使用する方法。
14. An initial resistivity of less than 25 mΩ · cm and / or a high current carrying capacity at a temperature of 100 ° C. or higher and / or between the resistance in the cold conducting state and the resistance after the PTC transition has taken place. A method of using a resistor according to claim 5 as a component having an increase in resistance of at least 10 8 , preferably 10 10 .
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