JPH08306510A - 正温度特性樹脂組成物 - Google Patents

正温度特性樹脂組成物

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JPH08306510A
JPH08306510A JP11173895A JP11173895A JPH08306510A JP H08306510 A JPH08306510 A JP H08306510A JP 11173895 A JP11173895 A JP 11173895A JP 11173895 A JP11173895 A JP 11173895A JP H08306510 A JPH08306510 A JP H08306510A
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JP
Japan
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thermoplastic resin
ptc
polybutadiene
weight
positive temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP11173895A
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English (en)
Inventor
Atsushi Harada
淳 原田
Katsumi Yugawa
克巳 湯川
Hiroshi Nagakubo
博 長久保
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱性及び抵抗値の安定を図ることができる
とともに、成膜性に優れたPTC組成物を提供する。 【構成】 本発明に係るPTC組成物は、熱可塑性樹脂
と、ラジカル重合可能なポリブタジエンと、過酸化物
と、球状カーボンとを含んでおり、ペースト状であるこ
とを特徴としている。そして、この際における熱可塑性
樹脂は、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンアクリ
ル酸共重合体、ポリフッ化ビニリデン系重合体のいずれ
かである一方、熱可塑性樹脂の100重量部に対するポ
リブタジエンの配合比率は10ないし70重量部の範囲
内とされ、また、球状カーボンの平均粒径は1ないし5
0μmの範囲内とされていることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、正温度特性樹脂組成物
(以下、PTC組成物という)に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、電子部品の保護用などとして
使用される正温度特性構造(以下、PTC構造という)
のうちには、ポリエチレンやフッ素樹脂などの結晶性高
分子樹脂にカーボンブラックなどのような導電性粒子を
分散させたPTC組成物、いわゆる「有機PTC材料」
を用いて作製されたものがある。すなわち、ここで、結
晶性高分子樹脂を使用しているのは、融点付近での結晶
融解に伴う急激な体膨張を利用するためであり、結晶性
高分子樹脂の体膨張に伴って導電性粒子の形成していた
リンクが切断され、かつ、導電性粒子同士の間隔が押し
拡げられる結果、PTC組成物からなるPTC構造にお
ける抵抗値が増すことになるのである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、融点以上に
まで昇温された結晶性高分子樹脂は液状となり、液状と
なった結晶性高分子樹脂中の導電性粒子は互いに接触し
たうえで導通し得ることになる。そのため、融点近くま
で加熱されたPTC構造の有する抵抗値は低下すること
になり、このPTC構造を通じては大きな電流が流れる
ことになる結果、PTC構造を構成する樹脂の焼損や保
護されるべき電子部品の損傷などというような不都合を
招くことになっていた。また、融点付近まで加熱された
PTC構造は変形し易くなるばかりか、昇温されたうえ
で室温程度にまで降温されたPTC構造においては降温
以後の抵抗値が昇温以前の抵抗値から変化するという不
都合な現象も生じていた。
【0004】そこで、従来においては、結晶性高分子樹
脂の液状化に伴う不都合の発生を防止すべく、結晶性高
分子樹脂に対して電子線架橋や有機過酸化物による化学
架橋を実施することが行われている。しかしながら、電
子線架橋用の照射装置は非常に高価なものである一方、
熱可塑性樹脂単体に対する化学架橋では短時間のうちに
十分な架橋密度を得ることができないという不都合があ
った。
【0005】本発明は、これらの不都合に鑑みて創案さ
れたものであって、耐熱性及び抵抗値の安定を図ること
ができ、しかも、成膜性に優れたPTC組成物を提供す
ることを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係るPTC組成
物は、このような目的を達成するために、熱可塑性樹脂
と、ラジカル重合可能なポリブタジエンと、過酸化物
と、球状カーボンとを含んでおり、ペースト状であるこ
とを特徴としている。そして、この際における熱可塑性
樹脂は、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンアクリ
ル酸共重合体、ポリフッ化ビニリデン系重合体のいずれ
かである一方、熱可塑性樹脂の100重量部に対するポ
リブタジエンの配合比率は10ないし70重量部の範囲
内とされ、また、球状カーボンの平均粒径は1ないし5
0μmの範囲内とされていることが好ましい。
【0007】
【作用】上記手段によれば、ラジカル重合可能なポリブ
タジエンは熱硬化によって三次元の網目骨格を形成する
ことになり、この網目骨格内には熱可塑性樹脂が存在し
ていると推定される。そこで、結晶性樹脂である熱可塑
性樹脂は架橋したポリブタジエンで囲まれていることに
なる結果、PTC組成物を用いて作製されたPTC構造
の有する抵抗値の低下や変化は抑制されることになり、
また、熱的安定性も改良されることになる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【0009】まず、沸点180℃の石油系溶剤に溶解さ
れた熱可塑性樹脂であるエチレン酢酸ビニル共重合体
(以下、EVAという)と、ラジカル重合可能なポリブ
タジエン、例えば、1,2−ポリブタジエン(以下、ポ
リブタジエンという)と、平均粒径が5μmとされた導
電性粒子である球状カーボンと、ジクミルパーオキサイ
ト(以下、DCPOという)とを用意する。そして、表
1で示すように、EVAの100重量部に対してポリブ
タジエンの10,40,70,100重量部ずつを加え
たうえ、これら全樹脂分に対する配合比率が100重量
%、すなわち、110,140,170,200重量部
ずつとされた球状カーボンと、同じく配合比率が2重量
%ずつとされたDCPOをそれぞれ添加する。
【0010】
【表1】
【0011】引き続き、以上のようにして得られた素材
をいわゆる「らいかい機」を用いることによって粗混合
した後、「3本ロール」を通すことによって印刷可能な
ペースト状のPTC組成物を作製した。すなわち、この
表1における試料1ないし3のPTC組成物は100重
量部のEVAに対して10,40,70重量部ずつのポ
リブタジエンを加えることによって本発明の範囲内とさ
れたものである一方、試料aは過剰なポリブタジエンを
加えたため、また、試料bは従来例に対応してポリブタ
ジエンを全く加えていないために本発明の範囲外となっ
たものである。つぎに、図1で示すように、ポリエチレ
ンテレフタレート(PET)からなるシート1を用意
し、このシート1上に3mmの離間間隔で並列配置され
た一対の銀電極2を形成した後、試料1ないし3及び試
料a,bそれぞれのPTC組成物を用いたうえでのスク
リーン印刷によって銀電極2を覆う30μm厚みのPT
C薄膜3を形成した。その後、このようにして形成され
たPTC薄膜3を150℃の温度下で1時間にわたって
乾燥させることによって硬化させると、上記種々のPT
C組成物からなるPTC構造がそれぞれ作製されたこと
になる。
【0012】ところで、以上の手順に従って作製された
各PTC構造の有する特性、すなわち、PTC特性を評
価すべく本発明の発明者らが特性試験を行ったところ、
表1に示す特性値、並びに、図2で示すようなPTC挙
動を表す抵抗・温度特性曲線がそれぞれ得られた。
【0013】なお、表1における初期抵抗値(R25)は
室温(25℃)条件下における抵抗値、2倍点(TR
2)は25℃における抵抗値の2倍の抵抗値となる温度
を意味しており、各特性値同士の関係を模式化して示す
図3からも明らかなように、この2倍点は抵抗値及び温
度の相対的な関係であるPTC挙動を表す抵抗・温度特
性曲線の立ち上がり開始点を示すことになる。また、抵
抗立ち上がり率は〔ln(R10/R2)/(TR10−T
R2)〕で表わされる数値であり、この抵抗立ち上がり
率は抵抗・温度特性曲線の立ち上がり傾斜を示してい
る。一方、Rmaxは25ないし100℃の間における
最大抵抗値、いわゆる「抵抗値のピーク点」であり、R
max/R25は各PTC構造によって得られる抵抗値変
化の目安を与えることになる。さらにまた、図2及び図
3における縦軸は抵抗値を、横軸は温度をそれぞれ示す
一方、図3中における記号のうち、黒丸は試料1、黒四
角は試料2、黒三角は試料3の場合を、また、白丸は試
料a、白四角は試料bの場合をそれぞれ示している。
【0014】そして、表1及び図3で表された試験結果
によれば、試料1ないし3、すなわち、EVAの100
重量部に対するポリブタジエンの配合比率が10ないし
70重量部の範囲内とされたPTC組成物からなるPT
C構造である限りは、従来例に対応した試料bと抵抗立
ち上がり率がさほど異ならないにも拘わらずポリブタジ
エンの添加量が増えるに従ってRmax以降での抵抗値
低下が少なくなり、あるいはまた、かえって上昇する傾
向にあることが明らかとなっている。但し、これらのP
TC構造におけるRmax/R25は、従来例に対応した
試料bよりも小さくなっている。また、この際、過剰な
ポリブタジエンが加えられた試料aのPTC構造ではR
maxそのものが大幅に低下しており、実用的でないこ
とも分かる。
【0015】さらにまた、上記構成とされたPTC構造
のそれぞれに対して直流16Vを印加し続ける連続通電
試験と、85℃の温度条件下における各PTC構造の高
温放置試験とをそれぞれ行ってみたところ、表2で示す
ような結果が得られた。そして、この表2によれば、本
発明の範囲内である試料1ないし3のPTC組成物を用
いて作製されたPTC構造における熱安定性の方が本発
明の範囲外である試料a,bのPTC組成物を用いた場
合よりも向上することが明らかとなっている。なお、こ
のような熱安定性の向上は、ポリブタジエン変性による
ものと考えられる。
【0016】
【表2】
【0017】そこで、これらの試験結果によれば、ラジ
カル重合可能なポリブタジエンを所定の配合比率分だけ
EVAに対して加えた場合には、ポリブタジエンが熱硬
化によって三次元の網目骨格を形成し、この網目骨格内
には未架橋または架橋したEVAが存在している。その
結果、EVAの融点以上での抵抗値の低下や変化が抑制
され、また、熱的安定性も改良されるものと考えられ
る。
【0018】ところで、本実施例においては熱可塑性樹
脂としてEVAを用いているが、本発明における熱可塑
性樹脂としては、EVAの他、エチレンアクリル酸共重
合体またはポリフッ化ビニリデン系重合体を用いること
も可能である。すなわち、これらの重合体はいずれも結
晶性ポリマーであり、溶剤に対して可溶であるため、印
刷可能なペースト状とすることが容易だからである。し
たがって、これらを用いた場合には、押し出し法による
シート成形を適用してシート化されたPTC構造を得る
場合は勿論のこと、上述したように、適当な面上に印刷
などして形成されたPTC構造を得ることも可能とな
る。なお、熱可塑性樹脂としてエチレンアクリル酸共重
合体を用いた場合の実施例を表3に、また、ポリフッ化
ビニリデン系重合体を用いた場合の実施例を表4にそれ
ぞれ示している。
【0019】
【表3】
【0020】
【表4】
【0021】つぎに、本発明において採用した種々の限
定理由について説明する。
【0022】まず、熱可塑性樹脂の100重量部に対す
るポリブタジエンの配合比率を10ないし70重量部の
範囲内としたのは、以下のような理由に基づく。すなわ
ち、ポリブタジエンの添加量が10重量部未満である場
合には添加効果が出にくく、また、70重量部を越えた
場合には熱硬化性樹脂のように架橋度が上がることにな
り、Rmax/R25が小さくなってPTC特性を示しに
くくなるからである。なお、発明者らが実験したところ
によれば、熱可塑性樹脂の100重量部に対するポリブ
タジエンの配合比率は15ないし50重量部の範囲内で
あることが実用上最適であることも確認されている。
【0023】さらに、本発明において使用可能なポリブ
タジエンとしては、1,2−ポリブタジエン骨格で末端
に官能基を持たないもの、水酸基やカルボキシル基を持
ったもの、あるいは、アクリル変性やウレタン変性した
ものなどのラジカル重合可能な過酸化物に限られる。す
なわち、ポリブタジエンはパーオキサイトでの反応性が
比較的高いため、熱硬化によって三次元の網目骨格を形
成し、これら網目骨格内には熱可塑性樹脂が存在してい
る。そこで、熱可塑性樹脂は網目骨格内において膨張及
び収縮を繰り返すことになり、PTC構造の有する耐熱
性が維持され、かつ、抵抗値の低下が抑制されることに
なるのである。また、このポリブタジエンは構造的に極
性基が少ないものであるから、直流通電試験や高温放置
試験による変質や局部的な変形も発生しにくくなり、そ
の結果として室温条件下での抵抗値変化も抑制されるの
である。
【0024】一方、本発明における導電性粒子であるカ
ーボンを球状としたのは、以下の理由に基づいている。
すなわち、球状カーボンの比表面積は不定形カーボンと
比べて小さいため、球状カーボンを用いた場合における
カーボン同士の接触は少なくなる。そのため、熱可塑性
樹脂の膨張が少ない場合であっても、カーボンの形成し
ていたリンクは切断され易くなり、カーボン同士の接触
も外れ易くなる結果、温度変化に対する抵抗値変化を大
きくすることが可能となるからである。
【0025】さらに、球状カーボンの平均粒径を1ない
し50μmの範囲内としたのは、平均粒径が1μm未満
であれば抵抗立ち上がり率やRmax/R25が極端に小
さくなり、また、平均粒径が50μmを越える場合には
Rmax/R25が大きくなるにも拘わらずペースト作製
時の分散性や印刷性などが劣化することになり、成膜後
の表面平滑性がなくなってしまうためである。なお、発
明者らの実験したところによれば、3ないし20μmの
範囲内にある球状カーボンを用いるのが最適であるとの
確認が得られている。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るPT
C組成物においては、ラジカル重合可能なポリブタジエ
ンによって形成された三次元の網目骨格内に熱可塑性樹
脂が存在しているのであるから、熱可塑性樹脂の軟化点
以上での変形を少なくすることが可能となる。したがっ
て、熱可塑性樹脂の融点以上での抵抗値の低下のみなら
ず、昇降温を繰り返した後における抵抗値の変化をも抑
制することが可能となる結果、耐熱性及び抵抗値の安定
を図ることができ、樹脂焼損などのような不都合の発生
を有効に防止できるという効果が得られる。また、熱可
塑性樹脂の膨張が小さくても接触が外れ易い球状カーボ
ンを添加したので、抵抗値変化を大きくとるとともに、
成膜性の向上を図ることができるという効果も得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】PTC構造を簡略化して示す説明図である。
【図2】PTC挙動、すなわち、抵抗値と温度との関係
を表す説明図である。
【図3】各特性値同士の関係を模式的に表した説明図で
ある。
【符号の説明】
1 シート 2 銀電極 3 PTC薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 23/26 LCK C08L 23/26 LCK 27/16 LGG 27/16 LGG 31/04 LDH 31/04 LDH

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性樹脂と、ラジカル重合可能なポ
    リブタジエンと、過酸化物と、球状カーボンとを含んで
    おり、ペースト状であることを特徴とする正温度特性樹
    脂組成物。
  2. 【請求項2】 熱可塑性樹脂は、エチレン酢酸ビニル共
    重合体、エチレンアクリル酸共重合体、ポリフッ化ビニ
    リデン系重合体のいずれかであることを特徴とする請求
    項1に記載の正温度特性樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 熱可塑性樹脂の100重量部に対するポ
    リブタジエンの配合比率は、10ないし70重量部の範
    囲内であることを特徴とする請求項1または2に記載の
    正温度特性樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 球状カーボンの平均粒径は、1ないし5
    0μmの範囲内とされていることを特徴とする請求項1
    ないし3のいずれかに記載の正温度特性樹脂組成物。
JP11173895A 1995-05-10 1995-05-10 正温度特性樹脂組成物 Pending JPH08306510A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5073204B2 (ja) * 2003-03-07 2012-11-14 タイコエレクトロニクスジャパン合同会社 ポリマーptc素子

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JP5073204B2 (ja) * 2003-03-07 2012-11-14 タイコエレクトロニクスジャパン合同会社 ポリマーptc素子

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