JPH11283808A - Ptc特性を有する導電性樹脂組成物 - Google Patents

Ptc特性を有する導電性樹脂組成物

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JPH11283808A
JPH11283808A JP8416798A JP8416798A JPH11283808A JP H11283808 A JPH11283808 A JP H11283808A JP 8416798 A JP8416798 A JP 8416798A JP 8416798 A JP8416798 A JP 8416798A JP H11283808 A JPH11283808 A JP H11283808A
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JP
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temperature
resin
carbon black
vinyl ester
resin composition
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JP8416798A
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Masao Makishima
正夫 槇島
Haruyuki Iijima
春幸 飯島
Hideto Ishikawa
秀人 石川
Akio Shibazaki
昭夫 柴崎
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Nichias Corp
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Nichias Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温側での温度制御が可能で、広範囲の温度
で使用でき、高温での強度を有するとともに、熱サイク
ルや通電サイクルによらず安定したPTC特性を有する
導電性樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 不飽和ポリエステル樹脂またはビニルエ
ステル樹脂に、カーボンブラック及び必要に応じて難燃
剤を配合してなることを特徴とするPTC特性を有する
導電性樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヒータやサーミス
タ等に使用されるPTC特性を有する導電性樹脂組成物
に関し、特に温度制御作用を発現する温度が高く、かつ
熱履歴安定性に優れたPTC特性を有する導電性樹脂組
成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、自己温度調整可能なヒータや
過電流通電防止回路用サーミスタ等に、樹脂に導電性粒
子を分散させた導電性樹脂組成物が使用されている。こ
の導電性樹脂組成物は、正の温度−抵抗特性、即ち、自
身の温度上昇に伴って、その電気抵抗値が増加する特性
(以下「PTC特性」という)を有している。これは、
通電されることにより自身が発熱し、それに伴って樹脂
が軟化、溶融して、樹脂内部で接触し合っていた導電性
粒子が互いに離れることによる。このような温度上昇に
伴う導電性粒子の離間は、樹脂の融点付近で最大とな
り、電気抵抗値の急激な上昇を起こす。従って、この導
電性樹脂組成物をヒータとした場合には、通電とともに
温度上昇を続け、ある温度に到達すると急激な電気抵抗
の増大により通電量が減少してそれ以上の温度上昇が抑
えられ、結果としてある均衡温度に保持されることにな
る。また、サーミスタに使用される場合も、電気抵抗が
急激に増大して、それ以上の電流を遮断して回路を保護
する。
【0003】このようなPTC特性を有する導電性樹脂
組成物の例として、例えば、特許第2608878号公
報には、ポリエチレンやポリプロピレン等の結晶性ポリ
マーにカーボンブラックや金属粉を混合し、射出成形し
た組成物に電子線を照射したものが開示されている。ま
た、特開平3−88301号公報には、エポキシ樹脂
に、酸無水物系硬化物、アニオン重合系硬化促進剤、球
状炭素粒子を配合した導電性樹脂組成物が開示されてい
る。
【0004】上記したPTC特性を有する導電性樹脂組
成物は通常の樹脂と同様に種々の形状に容易に成形可能
であり、BaTiO3 等の金属酸化物半導体からなるサ
ーミスタ等が使用できないような用途にも使用でき、温
度制御用の機能性材料として有用なものとなっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
PTC特性を有する導電性樹脂組成物は、通電した後に
常温に戻す際、初期の電気抵抗値に回復せず、場合によ
っては初期の電気抵抗値の10倍以上になるという欠点
があった。また、通電回数の増加に伴って、上記した電
気抵抗値が急激に増大する温度が一定しなくなり、定温
発熱する温度域が安定しないという欠点もある。特に、
ポリオレフィンをベースポリマーにすると、融点前後の
熱膨張差によってPTC遷移後に常温に戻しても元の抵
抗値に戻り難い。また、従来のPTC特性を有する導電
性樹脂組成物をヒータとして利用する場合、原理的に樹
脂の融点付近で自己温度制御するものとなるため、ポリ
オレフィンのような融点の低い樹脂(60〜80℃)で
は、最高発熱温度が低く、使用可能な温度範囲が狭いと
いう問題点があった。この点に関して、特開平3−88
301号公報のようにエポキシ樹脂を使用することによ
り若干の温度上昇は図れるものの、エポキシ樹脂は未反
応のエポキシ基が残るため、通電に伴い残存エポキシ基
が徐々に反応していき、樹脂特性を変化させる。また、
エポキシ樹脂は粘度が高いため、エポキシ樹脂を用いた
場合、多量のカーボンブラックを配合できず、常温にお
ける電気抵抗値が大きいものとなり、更に成形性も悪
い。
【0006】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、高温側での温度制御が可能で、広範囲の
温度で使用でき、高温での強度を有するとともに、熱サ
イクルや通電サイクルによらず安定したPTC特性を有
する導電性樹脂組成物を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
の結果、耐熱性能に優れた熱硬化性樹脂にカーボンブラ
ックを配合することにより上記目的を達成できることを
見出して本発明を完成するに至った。すなわち、上記の
目的は、本発明の、不飽和ポリエステル樹脂またはビニ
ルエステル樹脂に、カーボンブラック及び難燃剤を配合
してなることを特徴とするPTC特性を有する導電性樹
脂組成物により達成される。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明のPTC特性を有す
る導電性樹脂組成物に関して詳細に説明する。ベースポ
リマーには、耐熱性能、特に熱履歴特性に優れ、かつ長
期使用に耐えることが要求され、本発明においては、不
飽和ポリエステル樹脂またはビニルエステル樹脂を使用
する。不飽和ポリエステル樹脂は低粘度であり、カーボ
ンブラックを多量に配合できる。また、硬化時間が短
く、安価でもある。一方、ビニルエステル樹脂は、更に
耐薬品性や耐衝撃性に優れるという利点を有する。ま
た、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂とも
に成形性にも優れる。
【0009】不飽和ポリエステル樹脂としては、以下に
挙げるものの中から選択した多塩基酸、多価アルコー
ル、架橋用モノマー、触媒を使用したものが挙げられ
る。 多塩基酸:無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、
無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク
酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、テトラヒ
ドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラ
ブロム無水フタル酸、テトラクロロ無水フタル酸、無水
ヘット酸 多価アルコール:エチレングリコール、プロピレンア
ルコール、1,3−ブチレングリコール、1,6−ヘキ
サンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレング
リコール、ネオペンチルグリコール、トリエチレングリ
コール 架橋用モノマー:スチレン、ビニルケトン、クロロス
チレン、フタル酸ジアリル、シアヌル酸トリアリル、メ
タクリル酸メチル 触媒:メチルエチルケトンパーオキサイド(MEKO
P)、シクロヘキサノンパーオキサイド、ラウロイルパ
ーオキサイド(LPO)、過酸化ベンゾイル(BP
O)、第三級ブチルパーベンゾエート(TBB)
【0010】また、ビニルエステル樹脂としては、例え
ば、ビスフェノールA型ビニルエステル樹脂、ボラック
型ビニルエステル樹脂を挙げることができ、架橋用モノ
マーおよび触媒は上記と同様のものの中から選択するこ
とができる。
【0011】上記のポリエステル樹脂またはビニルエス
テル樹脂には、導電性を付与するためにカーボンブラッ
クが配合される。カーボンブラックは、オイルファーネ
スブラック、アセチレンブラック等を使用できる。ま
た、カーボンブラックは、平均粒径で500μm以下、
特に1〜200μm程度であることが好ましい。特に、
平均粒径が500μmを越えると、カーボンブラックの
分散が不均一となり、温度ムラが生じ易くなる。また、
カーボンブラックは導電性に優れるものの方が好まし
く、例えば比抵抗として6000〜1300μΩ・cm
程度のものが好適である。
【0012】上記のポリエステル樹脂またはビニルエス
テル樹脂には、更に耐燃焼性を向上させるために必要に
応じて難燃剤が配合される。難燃剤は特に制限されるも
のではないが、例えば下記に挙げるものを適宜選択して
使用できる。 ハロゲン系軟化剤:臭素系と塩素系に大別され、臭素
系の代表的なものはテトラブロモビスフェノールA、
2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジブロモフェ
ル)プロパンである。その他ヘキサブロモベンゼン、ト
リス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート、
2,2−ビス(4−ヒドロキシエトキシ−3,5−ジブ
ロモ−フェニル)プロパン、デカブロモジフェニルオキ
サイド、含ハゲロンポリフォスフェート等がある。ま
た、塩素系は塩素化パラフィンが代表的である。 リン系難燃剤:主なものとしてはリン酸アンモニウ
ム、トリクレジルホスフェート、トリエチルホスフェー
ト、トリス(β−クロロエチル)ホスフェート、トリス
クロロエチルホスフェート、トリスジクロロプロピルホ
スフェート、クレジルフェニルホスフェート、キシレニ
ルジフェニルホスフェート、酸性リン酸エステル、含窒
素リン化合物等がある。 無機系難燃剤:赤リン、酸化スズ、三酸化アンチモ
ン、水酸化ジルコニウム、メタホウ酸バリウム、水酸化
アルミニウム、水酸化マグネシウム等がある。また、難
燃剤は添加型及び反応型の何れも使用可能であるが、安
価で、また操作の容易な点から添加型の難燃剤が好まし
い。
【0013】上記したポリエステル樹脂またはビニルエ
ステル樹脂、カーボンブラック及び難燃剤の配合割合
は、樹脂が50〜90重量部(特に好ましくは60〜7
5重量部)、カーボンブラックが5〜30重量部(特に
好ましくは20〜30重量部)、難燃剤が20重量部以
下(特に好ましくは5〜10重量部)とすることが、P
TC特性、成形物とした時の強度、耐久性等を総合的に
満足できる。
【0014】また、上記以外の成分として、例えば高温
での強度を得るために、シリカなどの無機フィラーを配
合してもよい。また、溶剤、希釈剤、可撓性付与剤、可
塑剤、消泡剤、顔料、染料、酸化防止剤、離型剤等の各
種添加剤を必要に応じて配合してもよい。
【0015】以下に、本発明のPTC特性を有する導電
性樹脂組成物の調製方法の一例を示す。所定量の不飽和
ポリエステル樹脂またはビニルエステル樹脂、カーボン
ブラック、難燃剤および硬化触媒を、加温下で通常の混
練機を用いて十分に混練してコンパウンドを作製し、こ
れを所定の形状の成形型に注入し、一定時間、所定の温
度条件下で加熱して硬化させる。使用可能な硬化触媒と
してはメチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキ
サノンパーオキサイド、過酸化ベンゾイル、ジ−ter
t−ブチルパーオキサイド等が挙げられる。また、加熱
温度としては60℃程度である。
【0016】また、上記導電性樹脂組成物をヒータやサ
ーミスタにする場合には、用途に応じて所定形状に成形
し、これに銀等の公知の電極材料を用いて印刷等により
電極を形成する。
【0017】上記した本発明の導電性樹脂組成物は、不
飽和ポリエステル樹脂またはビニルエステル樹脂を用い
たことにより、従来のポリオレフィン系樹脂に比べて融
点が高く、より高温側での温度制御が可能となる。ま
た、耐熱性能に優れるために、熱履歴特性が良好で、熱
サイクルや通電サイクルによらず安定したPTC特性を
発現する。更に、成形性も高く、成形品の機械的強度に
も優れる。
【0018】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。但し、本発明はこれらの実施例のみに限定され
るものではない。
【0019】実施例1 ベースポリマーとして不飽和ポリエステル樹脂(リゴラ
ック、昭和高分子(株)製)72重量部、触媒として有
機過酸化物3重量部、カーボンブラック(#20、三菱
化学(株)製)20重量部、難燃剤として臭素化エポキ
シ樹脂(テトラブロモビスフェノールAとエピクロロヒ
ドリンとの反応生成物:#8049、チバガイギ製)5
重量部を混合し、60℃に加熱しながらブラネタリミキ
サーにて予備混合した後、更に3本ロールミルにて十分
に混合した混練物を金型に流し込み、60℃で1時間加
熱硬化した後、180℃で1時間アニーリングした。そ
して、得られた硬化物に銀ペーストを印刷して電極を形
成して導電性複合材を作製し、その温度−抵抗特性を調
べたところ、昇温、降温時のヒステリシスは見られなか
った。また、抵抗値の急増する温度は140℃であっ
た。次に、温度サイクルテストとして、120℃で30
分保持、25℃で30分保持を1サイクルとし、これを
10サイクル行った。そして、テスト前後の室温での体
積抵抗値を測定し、その変化率を求めたところ4.7%
であった。
【0020】実施例2 ベースポリマーとしてビニルエステル樹脂(リポキシ、
昭和高分子(株)製)を使用した以外は実施例1と同じ
組成、製造法で導電性複合材を得た。そして、その温度
−抵抗特性を調べたところ、実施例1と同様にヒステリ
シスが見られず、抵抗値の急増する温度は150℃であ
った。また、温度サイクルテストによる体積抵抗値の変
化率は3.4%であった。
【0021】比較例1 ベースポリマーとしてエボキシ樹脂(アラルダイト、旭
チバ(株)製)を28重量部、酸無水物系硬化剤(HH
PA)を22重量部、球状炭素(ベルパール−C、平均
粒径10μm、鐘紡(株)製)50重量部をプラネタリ
ミキサーにて予備混合した後、更に3本ロールミルにて
十分に混合した混練物を金型に流し込み、180℃で3
時間加熱硬化した。そして、得られた硬化物に銀ペ−ス
トを印刷して電極を形成して導電性複合材を作製し、そ
の温度−抵抗特性を調べたところ、ヒステリシスが見ら
れ、抵抗値の急増する温度は145℃であった。また、
温度サイクルテストによる体積抵抗値の変化率は83%
であった。
【0022】比較例2 ベースポリマーにポリエチレンを用い、導電性フィラー
にカーボンブラックを使用した以外は比較例1と同様に
して導電性複合材を作製した。そして、その温度−抵抗
特性を調べたところ、ヒステリシスが見られ、抵抗値の
急増する温度は110℃であった。また、温度サイクル
テストによる体積抵抗値の変化率は136%であった。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のPTC特
性を有する導電性樹脂組成物は、従来のPTC特性を有
する導電性樹脂組成物に比べて抵抗が急上昇する温度を
高温側にすることができ、使用温度範囲を拡大できる。
また、熱履歴現象も僅小であることから、安定した温度
制御を実現する。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不飽和ポリエステル樹脂またはビニルエ
    ステル樹脂に、カーボンブラックを配合してなることを
    特徴とするPTC特性を有する導電性樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 不飽和ポリエステル樹脂またはビニルエ
    ステル樹脂に、カーボンブラック及び難燃剤を配合して
    なることを特徴とするPTC特性を有する導電性樹脂組
    成物。
  3. 【請求項3】 50〜90重量部の前記不飽和ポリエス
    テル樹脂またはビニルエステル樹脂、5〜30重量部の
    カーボンブラック、20重量部以下の難燃剤を含むもの
    であることを特徴とする請求項1または2に記載のPT
    C特性を有する導電性樹脂組成物。
JP8416798A 1998-03-30 1998-03-30 Ptc特性を有する導電性樹脂組成物 Pending JPH11283808A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100364768C (zh) * 2005-09-27 2008-01-30 南京理工大学 耐腐蚀贴面理化板的制备方法
CN105206362A (zh) * 2014-06-23 2015-12-30 深圳市万瑞和电子有限公司 一种耐压型过流自恢复保护器及其生产工艺
JP2016524779A (ja) * 2013-04-10 2016-08-18 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーE.I.Du Pont De Nemours And Company ポリマー厚膜正温度係数カーボン組成物
JP2021089889A (ja) * 2019-11-12 2021-06-10 財團法人工業技術研究院Industrial Technology Research Institute リチウム電池構造

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