JPH11329675A - Ｐｔｃ組成物 - Google Patents
Ｐｔｃ組成物Info
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- JPH11329675A JPH11329675A JP13681198A JP13681198A JPH11329675A JP H11329675 A JPH11329675 A JP H11329675A JP 13681198 A JP13681198 A JP 13681198A JP 13681198 A JP13681198 A JP 13681198A JP H11329675 A JPH11329675 A JP H11329675A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 定常状態（室温）での抵抗値が十分低く、電
流を流したときに発火せず、高温動作毎の抵抗上昇が少
なく、かつ動作温度を任意に設定可能なＰＴＣ組成物を
提供すること。 【解決手段】 ＰＴＣ組成物は、ポリマー成分と導電性
粉末成分とを主成分とする電気抵抗が正の温度特性（Ｐ
ＴＣ）を示す複合組成物であつて、前記導電性粉末成分
は、電気抵抗率が１０-3Ω・ｃｍ以下の金属炭化物から
実質的になる。
流を流したときに発火せず、高温動作毎の抵抗上昇が少
なく、かつ動作温度を任意に設定可能なＰＴＣ組成物を
提供すること。 【解決手段】 ＰＴＣ組成物は、ポリマー成分と導電性
粉末成分とを主成分とする電気抵抗が正の温度特性（Ｐ
ＴＣ）を示す複合組成物であつて、前記導電性粉末成分
は、電気抵抗率が１０-3Ω・ｃｍ以下の金属炭化物から
実質的になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＴＣ（Positive
Temperature Coefficient：正温度係数）を有する導電
性組成物（以下、ＰＴＣ組成物という）を用いた導電性
樹脂組成物に関し、詳しくは、面状発熱体や、電池，電
子機器の異常発生時に流れる過電流を防止する過電流保
護素子に用いられるＰＴＣ組成物に関するものである。
Temperature Coefficient：正温度係数）を有する導電
性組成物（以下、ＰＴＣ組成物という）を用いた導電性
樹脂組成物に関し、詳しくは、面状発熱体や、電池，電
子機器の異常発生時に流れる過電流を防止する過電流保
護素子に用いられるＰＴＣ組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来からＰＴＣ特性を有するものとし
て、Ｙ2 Ｏ3 を微量添加したＢａＴｉＯ3 等の無機導電
性組成物（セラミックＰＴＣ）、ポリエチレンのような
結晶性高分子に導電性をもつカーボンブラック等の粉末
を混練した有機導電性組成物（高分子ＰＴＣ）が知られ
ている。
て、Ｙ2 Ｏ3 を微量添加したＢａＴｉＯ3 等の無機導電
性組成物（セラミックＰＴＣ）、ポリエチレンのような
結晶性高分子に導電性をもつカーボンブラック等の粉末
を混練した有機導電性組成物（高分子ＰＴＣ）が知られ
ている。
【０００３】ＰＴＣ組成物は、材料固有の抵抗値Ｒと素
子に流された電流値Ｉとで、いわゆるジュール熱加熱
（Ｉ2 Ｒ加熱）により発熱する。そのためＰＴＣ組成物
に比較的大きな電流が流れると発熱が起こり、抵抗率が
上昇する。
子に流された電流値Ｉとで、いわゆるジュール熱加熱
（Ｉ2 Ｒ加熱）により発熱する。そのためＰＴＣ組成物
に比較的大きな電流が流れると発熱が起こり、抵抗率が
上昇する。
【０００４】セラミック系のＰＴＣ組成物は定常状態で
の抵抗率が〜１００Ω・ｃｍ程度と高いために、数Ａ程
度の比較的大きな電流を流すことができない。このこと
は、セラミックＰＴＣ組成物が、電池，電子機器の異常
発生時に流れる過電流を防止する過電流保護素子として
用いることが出来ないことを意味している。
の抵抗率が〜１００Ω・ｃｍ程度と高いために、数Ａ程
度の比較的大きな電流を流すことができない。このこと
は、セラミックＰＴＣ組成物が、電池，電子機器の異常
発生時に流れる過電流を防止する過電流保護素子として
用いることが出来ないことを意味している。
【０００５】半導体材料は、通常温度上昇と共に抵抗が
小さくなるので、異常発生時過電流が流れ易くなる。
小さくなるので、異常発生時過電流が流れ易くなる。
【０００６】回路に過電流が流れた場合、環境温度は更
に上昇して発火を引き起こし、最悪の場合、火災に発展
するおそれがある。
に上昇して発火を引き起こし、最悪の場合、火災に発展
するおそれがある。
【０００７】従って、過電流保護素子としては、室温で
低抵抗であり、温度上昇と共に抵抗が増大して電流を制
限する特性が要求される。
低抵抗であり、温度上昇と共に抵抗が増大して電流を制
限する特性が要求される。
【０００８】また、セラミックＰＴＣ組成物は、所望形
状に加工、成型することが困難であり、また耐衝撃性に
も問題があるため、一般的に面状発熱体や携帯機器用の
過電流保護素子としては用いられない。
状に加工、成型することが困難であり、また耐衝撃性に
も問題があるため、一般的に面状発熱体や携帯機器用の
過電流保護素子としては用いられない。
【０００９】これに対して、結晶性高分子に導電性粉末
を混練した高分子ＰＴＣ組成物は、室温抵抗を低く設定
できること、加工，成型が容易であること、耐衝撃性に
優れていることから、過電流保護素子や面状発熱体等に
広く用いられている。
を混練した高分子ＰＴＣ組成物は、室温抵抗を低く設定
できること、加工，成型が容易であること、耐衝撃性に
優れていることから、過電流保護素子や面状発熱体等に
広く用いられている。
【００１０】一方、過電流保護素子として要求される特
性としては、室温で概ね２Ω・ｃｍ以下程度の十分小さ
な抵抗率であることである。
性としては、室温で概ね２Ω・ｃｍ以下程度の十分小さ
な抵抗率であることである。
【００１１】また、面状発熱体においても、室温抵抗が
高い場合、急激な発熱による取り扱い上の危険が生じ
る。
高い場合、急激な発熱による取り扱い上の危険が生じ
る。
【００１２】最も一般的な導電性粉末であるカーボンブ
ラック等の比較的粒径の小さな導電性粉末を用いた高分
子ＰＴＣ組成物においては、ポリマーマトリックスの結
晶融点より低い温度にある間は、導電性粒子はポリマー
マトリックスの非晶質領域にのみ存在し、導電性粒子相
互に接続されたネットワークを通って移動する電子によ
り低い抵抗率を示す。温度上昇によりポリマーマトリッ
クスが融解し始めると、ポリマーマトリックスの粘度を
保ったまま、非結晶相の体積が相対的に増加し、更に結
晶相の融解で非晶質にのみ存在した導電性粒子がマトリ
ックス全体に拡散するため、導電性粒子間のネットワー
クが切断され、抵抗率が急激に上昇する（正温度特
性）。その後、高分子ＰＴＣ組成物の温度が常温に戻る
と、導電性粒子はポリマーマトリックスの非晶質領域に
再び集中し、粒子間のネットワークが再編成されるため
に、低い抵抗率を示す。
ラック等の比較的粒径の小さな導電性粉末を用いた高分
子ＰＴＣ組成物においては、ポリマーマトリックスの結
晶融点より低い温度にある間は、導電性粒子はポリマー
マトリックスの非晶質領域にのみ存在し、導電性粒子相
互に接続されたネットワークを通って移動する電子によ
り低い抵抗率を示す。温度上昇によりポリマーマトリッ
クスが融解し始めると、ポリマーマトリックスの粘度を
保ったまま、非結晶相の体積が相対的に増加し、更に結
晶相の融解で非晶質にのみ存在した導電性粒子がマトリ
ックス全体に拡散するため、導電性粒子間のネットワー
クが切断され、抵抗率が急激に上昇する（正温度特
性）。その後、高分子ＰＴＣ組成物の温度が常温に戻る
と、導電性粒子はポリマーマトリックスの非晶質領域に
再び集中し、粒子間のネットワークが再編成されるため
に、低い抵抗率を示す。
【００１３】即ち、導電性粉末としてカーボンブラック
を用いた高分子ＰＴＣ組成物の抵抗率が急激に立ち上が
る温度（動作温度）は、ポリマーマトリックスの融点に
よって決定される。このため、カーボンブラックを用い
たＰＴＣ素子の動作温度を変えるためには、ポリマーマ
トリックス自体を変えなければならない。
を用いた高分子ＰＴＣ組成物の抵抗率が急激に立ち上が
る温度（動作温度）は、ポリマーマトリックスの融点に
よって決定される。このため、カーボンブラックを用い
たＰＴＣ素子の動作温度を変えるためには、ポリマーマ
トリックス自体を変えなければならない。
【００１４】高分子ＰＴＣ組成物として用いられる、最
も一般的なポリマーマトリックスは、融点が１３０℃程
度の結晶性高密度ポリエチレンである。高分子ＰＴＣ組
成物の動作温度を低下させるためにはポリマーマトリッ
クスを、融点が低いポリエチレン、即ち、結晶性中密度
ポリエチレンや低密度ポリエチレンに置き換えなければ
ならない。しかし、ポリマーマトリックスを中密度ポリ
エチレンや低密度ポリエチレンとした場合、そのまま非
結晶領域の増大につながる。前述のように高分子ＰＴＣ
組成物において、ポリマーマトリックスの結晶融点より
低い温度にある間、カーボンブラックのような比較的粒
径の小さな導電性粒子はポリマーマトリックスの非晶質
領域にのみ存在し、導電性粒子相互に接続されたネット
ワークを形成する。
も一般的なポリマーマトリックスは、融点が１３０℃程
度の結晶性高密度ポリエチレンである。高分子ＰＴＣ組
成物の動作温度を低下させるためにはポリマーマトリッ
クスを、融点が低いポリエチレン、即ち、結晶性中密度
ポリエチレンや低密度ポリエチレンに置き換えなければ
ならない。しかし、ポリマーマトリックスを中密度ポリ
エチレンや低密度ポリエチレンとした場合、そのまま非
結晶領域の増大につながる。前述のように高分子ＰＴＣ
組成物において、ポリマーマトリックスの結晶融点より
低い温度にある間、カーボンブラックのような比較的粒
径の小さな導電性粒子はポリマーマトリックスの非晶質
領域にのみ存在し、導電性粒子相互に接続されたネット
ワークを形成する。
【００１５】従って、ポリマーマトリックスを高密度ポ
リエチレンから中密度ポリエチレンや低密度ポリエチレ
ンとした場合、非結晶領域の増大故にネットワークの形
成が困難となる。即ち、ポリマーマトリックスを中密度
ポリエチレンや低密度ポリエチレンとした高分子ＰＴＣ
組成物の室温抵抗率を、ポリマーマトリックスを高密度
ポリエチレンとした高分子ＰＴＣ組成物と同程度にする
ためには、導電性粒子の分散量を増加させなければなら
ない。しかし、高分子ＰＴＣ組成物においてカーボンブ
ラック等の比較的粒径の小さな導電性粉末の分散量を増
加させると、ポリマーマトリックス非晶質領域での部分
的な導電性粉末の凝集がおき、部分的な導電経路が形成
される。
リエチレンから中密度ポリエチレンや低密度ポリエチレ
ンとした場合、非結晶領域の増大故にネットワークの形
成が困難となる。即ち、ポリマーマトリックスを中密度
ポリエチレンや低密度ポリエチレンとした高分子ＰＴＣ
組成物の室温抵抗率を、ポリマーマトリックスを高密度
ポリエチレンとした高分子ＰＴＣ組成物と同程度にする
ためには、導電性粒子の分散量を増加させなければなら
ない。しかし、高分子ＰＴＣ組成物においてカーボンブ
ラック等の比較的粒径の小さな導電性粉末の分散量を増
加させると、ポリマーマトリックス非晶質領域での部分
的な導電性粉末の凝集がおき、部分的な導電経路が形成
される。
【００１６】そこへ、正温度特性を生じさせるため比較
的大きな電流が流れると、以下の順番に示す様に高分子
ＰＴＣ組成物の発火が生じる。高分子ＰＴＣ組成物の
温度上昇、高分子ＰＴＣ組成物の平均抵抗率上昇、
部分的導電経路（導電性粉末凝集部）への電流の集中、
或いは凝集部での絶縁破壊、部分的な異常発熱〜発
火。
的大きな電流が流れると、以下の順番に示す様に高分子
ＰＴＣ組成物の発火が生じる。高分子ＰＴＣ組成物の
温度上昇、高分子ＰＴＣ組成物の平均抵抗率上昇、
部分的導電経路（導電性粉末凝集部）への電流の集中、
或いは凝集部での絶縁破壊、部分的な異常発熱〜発
火。
【００１７】以上のことは、カーボンブラック等の比較
的粒径の小さな導電性粉末を用いたＰＴＣ素子の動作温
度を、実質的に変えることは不可能なことを示してい
る。
的粒径の小さな導電性粉末を用いたＰＴＣ素子の動作温
度を、実質的に変えることは不可能なことを示してい
る。
【００１８】一方、ポリマーマトリックスを高密度ポリ
エチレンとした場合も、室温抵抗率を低下させるために
は、高分子ＰＴＣ組成物に分散させる導電性粉末分散量
を増加させる必要がある。しかし、前述と同様に導電性
粉末の凝集が起こるために、正温度特性を生じさせるた
めの比較的大きな電流が流れると、高分子ＰＴＣ組成物
の発火が生じる。
エチレンとした場合も、室温抵抗率を低下させるために
は、高分子ＰＴＣ組成物に分散させる導電性粉末分散量
を増加させる必要がある。しかし、前述と同様に導電性
粉末の凝集が起こるために、正温度特性を生じさせるた
めの比較的大きな電流が流れると、高分子ＰＴＣ組成物
の発火が生じる。
【００１９】即ち、このことは、比較的粒径の小さな導
電性粉末を用いた場合、導電性粉末の凝集が起きるため
に分散量に限界があることを示している。
電性粉末を用いた場合、導電性粉末の凝集が起きるため
に分散量に限界があることを示している。
【００２０】一方、粒径の比較的大きな粉末を用いた場
合も、粒径の大きな粉末自体が、粒径の小さな粉末の凝
集体と実質的に同じ働きをするために、通電時組成物の
発火が生じる。
合も、粒径の大きな粉末自体が、粒径の小さな粉末の凝
集体と実質的に同じ働きをするために、通電時組成物の
発火が生じる。
【００２１】以上から、高分子ＰＴＣ組成物において室
温の抵抗率を低下させようとした場合、ある一定の範囲
の粒径を持つ導電性粉末を、ある一定の分散量で用いな
ければならない。
温の抵抗率を低下させようとした場合、ある一定の範囲
の粒径を持つ導電性粉末を、ある一定の分散量で用いな
ければならない。
【００２２】室温抵抗率を低下させるための他の方法と
しては、高分子ＰＴＣ組成物に分散させる導電性粉末を
抵抗率の低い粉末に置き換えることも考えられる。例え
ば、純金属粉末の抵抗率は、カーブンブラックの約１／
１０００程度である。しかし、ＰＴＣ組成物に導電性粉
末としてカーボンブラックの代わりに純金属粉末を分散
させた場合、純金属粉末自体の凝集により、前述と同様
の理由で、ＰＴＣ組成物に比較的大きな電流が流れた場
合に発火が生じる。また、純金属導電性粉末を分散させ
たＰＴＣ組成物は、繰り返し動作毎に室温抵抗率が上昇
するという問題がある。このことは、純金属導電性粉末
を分散させた高分子ＰＴＣ組成物が、繰り返し使用に耐
えないことを意味している。
しては、高分子ＰＴＣ組成物に分散させる導電性粉末を
抵抗率の低い粉末に置き換えることも考えられる。例え
ば、純金属粉末の抵抗率は、カーブンブラックの約１／
１０００程度である。しかし、ＰＴＣ組成物に導電性粉
末としてカーボンブラックの代わりに純金属粉末を分散
させた場合、純金属粉末自体の凝集により、前述と同様
の理由で、ＰＴＣ組成物に比較的大きな電流が流れた場
合に発火が生じる。また、純金属導電性粉末を分散させ
たＰＴＣ組成物は、繰り返し動作毎に室温抵抗率が上昇
するという問題がある。このことは、純金属導電性粉末
を分散させた高分子ＰＴＣ組成物が、繰り返し使用に耐
えないことを意味している。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術の説明
から、ＰＴＣ組成物に要求される特性等は、定常状態
（室温）での抵抗値が十分低く、電流を流したときに発
火せず、動作毎の抵抗上昇が少なく、動作温度を任意に
設定可能なことである。
から、ＰＴＣ組成物に要求される特性等は、定常状態
（室温）での抵抗値が十分低く、電流を流したときに発
火せず、動作毎の抵抗上昇が少なく、動作温度を任意に
設定可能なことである。
【００２４】そこで、本発明の技術的課題は、定常状態
（室温）での抵抗値が十分低く、電流を流したときに発
火せず、高温動作毎の抵抗上昇が少なく、かつ動作温度
を任意に設定可能なＰＴＣ組成物を提供することにあ
る。
（室温）での抵抗値が十分低く、電流を流したときに発
火せず、高温動作毎の抵抗上昇が少なく、かつ動作温度
を任意に設定可能なＰＴＣ組成物を提供することにあ
る。
【００２５】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明者らは種々検討を行った結果、ポリマー成
分に導電性粉末として、純金属以外の抵抗率が１０-3Ω
・ｃｍ以下の金属化合物粉末であって、粒径が０．０１
〜１００μｍである、特に金属炭化物粉末を分散させる
ことが有効であることを見出し、また、金属炭化物粉末
を分散させても、カーボンブラックを分散させた場合と
同等のＰＴＣ特性が得られことを見出だし本発明をなす
に至ったものである。
めに、本発明者らは種々検討を行った結果、ポリマー成
分に導電性粉末として、純金属以外の抵抗率が１０-3Ω
・ｃｍ以下の金属化合物粉末であって、粒径が０．０１
〜１００μｍである、特に金属炭化物粉末を分散させる
ことが有効であることを見出し、また、金属炭化物粉末
を分散させても、カーボンブラックを分散させた場合と
同等のＰＴＣ特性が得られことを見出だし本発明をなす
に至ったものである。
【００２６】即ち、本発明によれば、ポリマー成分と導
電性粉末成分とを主成分とする電気抵抗が正の温度特性
（ＰＴＣ）を示す複合組成物であつて、前記導電性粉末
成分は、電気抵抗率が１０-3Ω・ｃｍ以下の金属炭化物
から実質的になることを特徴とするＰＴＣ組成物が得ら
れる。
電性粉末成分とを主成分とする電気抵抗が正の温度特性
（ＰＴＣ）を示す複合組成物であつて、前記導電性粉末
成分は、電気抵抗率が１０-3Ω・ｃｍ以下の金属炭化物
から実質的になることを特徴とするＰＴＣ組成物が得ら
れる。
【００２７】また、本発明によれば、前記ＰＴＣ組成物
において、前記導電性粉末の成分比が前記ＰＴＣ組成物
全体の１０〜６０ｖｏｌ％の範囲内であることを特徴と
するＰＴＣ組成物が得られる。
において、前記導電性粉末の成分比が前記ＰＴＣ組成物
全体の１０〜６０ｖｏｌ％の範囲内であることを特徴と
するＰＴＣ組成物が得られる。
【００２８】ここで、本発明においては、粒径が０．０
１〜１００μｍの金属炭化物粉末を分散させた場合、金
属炭化物粉末がポリマーマトリックスの非晶質領域に集
中せず、また、金属炭化物粉末自体の凝集も生じないた
め、室温抵抗率を低下させるためトータルの導電性粉末
分散量を増加させても、部分的な導電経路が形成され
ず、電流を流した際の発火が生じない。また、粉末粒径
が１００μｍ以下であれば、粉末自体が粒径の小さな粉
末の凝集体と実質的な同じ働きをしないために、電流を
流した際の発火が生じない。また、金属炭化物粉末を分
散させた高分子ＰＴＣ組成物は、繰り返し動作させても
室温抵抗率の顕著な上昇が観られない。
１〜１００μｍの金属炭化物粉末を分散させた場合、金
属炭化物粉末がポリマーマトリックスの非晶質領域に集
中せず、また、金属炭化物粉末自体の凝集も生じないた
め、室温抵抗率を低下させるためトータルの導電性粉末
分散量を増加させても、部分的な導電経路が形成され
ず、電流を流した際の発火が生じない。また、粉末粒径
が１００μｍ以下であれば、粉末自体が粒径の小さな粉
末の凝集体と実質的な同じ働きをしないために、電流を
流した際の発火が生じない。また、金属炭化物粉末を分
散させた高分子ＰＴＣ組成物は、繰り返し動作させても
室温抵抗率の顕著な上昇が観られない。
【００２９】また、高分子ＰＴＣ組成物のポリマー成分
として、中密度ポリエチレンや低密度ポリエチレンンを
選択した場合にも、金属炭化物粉末がポリマーマトリッ
クスの非晶質領域に集中しないために金属炭化物粉末自
体の凝集が生じず、電流を流した際の発火が生じない。
導電性粉末として金属炭化物を用いた場合、素子の動作
温度はポリマーマトリックスの熱膨張が急激に立ち上が
る点、即ち、軟化点によつて決定される。以上のことか
ら、導電性粉末として金属炭化物を用いたＰＴＣ組成物
は、動作温度をポリマーマトリックスの軟化点に応じた
〜１３０℃程度の範囲で自由に設定可能である。
として、中密度ポリエチレンや低密度ポリエチレンンを
選択した場合にも、金属炭化物粉末がポリマーマトリッ
クスの非晶質領域に集中しないために金属炭化物粉末自
体の凝集が生じず、電流を流した際の発火が生じない。
導電性粉末として金属炭化物を用いた場合、素子の動作
温度はポリマーマトリックスの熱膨張が急激に立ち上が
る点、即ち、軟化点によつて決定される。以上のことか
ら、導電性粉末として金属炭化物を用いたＰＴＣ組成物
は、動作温度をポリマーマトリックスの軟化点に応じた
〜１３０℃程度の範囲で自由に設定可能である。
【００３０】即ち、本発明によれば、前記いずれかのＰ
ＴＣ組成物において、前記導電性粉末成分の粒径は、
０．０１〜１００μｍの範囲内であることを特徴とする
ＰＴＣ組成物が得られる。
ＴＣ組成物において、前記導電性粉末成分の粒径は、
０．０１〜１００μｍの範囲内であることを特徴とする
ＰＴＣ組成物が得られる。
【００３１】また、本発明によれば、前記ＰＴＣ組成物
において、前記金属炭化物として、ＴｉＣ，ＷＣ，Ｗ2
Ｃ，ＺｒＣ，ＶＣ，ＮｂＣ，ＴａＣ，Ｍｏ2 Ｃを用いる
ことを特徴とするＰＴＣ組成物が得られる。
において、前記金属炭化物として、ＴｉＣ，ＷＣ，Ｗ2
Ｃ，ＺｒＣ，ＶＣ，ＮｂＣ，ＴａＣ，Ｍｏ2 Ｃを用いる
ことを特徴とするＰＴＣ組成物が得られる。
【００３２】さらに、本発明によれば、前記ＰＴＣ組成
物において、前記ポリマー成分は結晶性ポリエチレンで
あることを特徴とするＰＴＣ組成物が得られる。
物において、前記ポリマー成分は結晶性ポリエチレンで
あることを特徴とするＰＴＣ組成物が得られる。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【００３４】まず、ポリマー成分として軟化点が１３０
℃程度の結晶性高密度ポリエチレン、軟化点が１００℃
程度の結晶性中密度ポリエチレン、軟化点が８０℃程度
の結晶性低密度ポリエチレンに、それぞれ金属炭化物粉
末をポリマー成分に対して１０〜６０ｖｏｌ％となるよ
うに、１２０〜２００℃程度の温度でロールミル上で加
熱混練し、ポリマー組成体を得た。
℃程度の結晶性高密度ポリエチレン、軟化点が１００℃
程度の結晶性中密度ポリエチレン、軟化点が８０℃程度
の結晶性低密度ポリエチレンに、それぞれ金属炭化物粉
末をポリマー成分に対して１０〜６０ｖｏｌ％となるよ
うに、１２０〜２００℃程度の温度でロールミル上で加
熱混練し、ポリマー組成体を得た。
【００３５】金属炭化物粉末としては、各々粒径が０．
０１〜１００μｍのＴｉＣ，ＷＣ，Ｗ2 Ｃ，ＺｒＣ，Ｖ
Ｃ，ＮｂＣ，ＴａＣ，Ｍｏ2 Ｃを用いた。
０１〜１００μｍのＴｉＣ，ＷＣ，Ｗ2 Ｃ，ＺｒＣ，Ｖ
Ｃ，ＮｂＣ，ＴａＣ，Ｍｏ2 Ｃを用いた。
【００３６】得られた組成体を粉末化した後、Ｎｉ箔の
間に挟んだ状態で１５０〜２００℃程度の温度で加熱圧
縮成型することにより、厚さ１ｍｍの成型体を得、外径
１５ｍｍ、内径１０．６ｍｍのリング状に打ち抜き高分
子ＰＴＣ素子を得た。
間に挟んだ状態で１５０〜２００℃程度の温度で加熱圧
縮成型することにより、厚さ１ｍｍの成型体を得、外径
１５ｍｍ、内径１０．６ｍｍのリング状に打ち抜き高分
子ＰＴＣ素子を得た。
【００３７】ここで、高分子ＰＴＣ素子の目標特性は、
室温抵抗が前述の様に２Ω・ｃｍ以下であること、抵抗
率が急激に上昇した後（スイッチング後）の抵抗率と室
温での抵抗率の比（スイッチング後Ｒ／室温Ｒ）が、過
電流保護素子として十分動作し、かつ面状発熱対として
十分使用可能である１０4 以上であることとした。
室温抵抗が前述の様に２Ω・ｃｍ以下であること、抵抗
率が急激に上昇した後（スイッチング後）の抵抗率と室
温での抵抗率の比（スイッチング後Ｒ／室温Ｒ）が、過
電流保護素子として十分動作し、かつ面状発熱対として
十分使用可能である１０4 以上であることとした。
【００３８】また高分子ＰＴＣ素子を繰り返しスイッチ
ングさせた際の室温抵抗率目標値は、５００回スイッチ
ング後にも２Ω・ｃｍを上回らないこととした。
ングさせた際の室温抵抗率目標値は、５００回スイッチ
ング後にも２Ω・ｃｍを上回らないこととした。
【００３９】図１は、高分子ＰＴＣ素子の温度と抵抗率
の測定結果を示す図である。測定は、オイルバス中４短
針法で行い、抵抗率測定には、ディジタルマルチメータ
を用いた。図１から分かるように、高密度ポリエチレ
ン，中密度ポリエチレン，低密度ポリエチレンに金属炭
化物粉末を分散させた夫々の高分子ＰＴＣ素子は、曲線
１２，曲線１３，曲線１４で示されるように、室温での
抵抗率が＜２Ω・ｃｍと目標を下回り、かつ温度−抵抗
率曲線のそれぞれの軟化点に対応した温度で抵抗率が立
ち上がっている。また、抵抗率の比はスイッチング後Ｒ
／室温Ｒ＞１０8と目標を大きく上回っている。
の測定結果を示す図である。測定は、オイルバス中４短
針法で行い、抵抗率測定には、ディジタルマルチメータ
を用いた。図１から分かるように、高密度ポリエチレ
ン，中密度ポリエチレン，低密度ポリエチレンに金属炭
化物粉末を分散させた夫々の高分子ＰＴＣ素子は、曲線
１２，曲線１３，曲線１４で示されるように、室温での
抵抗率が＜２Ω・ｃｍと目標を下回り、かつ温度−抵抗
率曲線のそれぞれの軟化点に対応した温度で抵抗率が立
ち上がっている。また、抵抗率の比はスイッチング後Ｒ
／室温Ｒ＞１０8と目標を大きく上回っている。
【００４０】図２は、前述のようにして得られたＰＴＣ
素子に、１０Ａ（５０Ｖ）の電流を繰り返し通電した際
の素子動作後の抵抗率の変化を示す図である。図２から
分かるように、曲線２１で示される高密度ポリエチレン
にカーボンブラックを２０ｖｏｌ％分散させた素子は、
繰り返し通電後の抵抗率の変化は少ないが、初期の室温
抵抗が目標値より高い。また、曲線２２によって示され
るカーボンブラックを３０ｖｏ１％分散させた素子は、
初期の室温抵抗は、２Ω・ｃｍ以下であるが、１回目の
通電で発火した。また、同様に、中密度ポリエチレン，
低密度ポリエチレンにカーボンブラックを２０ｖｏｌ％
分散させた素子も、３０ｖｏ１％分散させた素子と同様
に１回目の通電で発火した。
素子に、１０Ａ（５０Ｖ）の電流を繰り返し通電した際
の素子動作後の抵抗率の変化を示す図である。図２から
分かるように、曲線２１で示される高密度ポリエチレン
にカーボンブラックを２０ｖｏｌ％分散させた素子は、
繰り返し通電後の抵抗率の変化は少ないが、初期の室温
抵抗が目標値より高い。また、曲線２２によって示され
るカーボンブラックを３０ｖｏ１％分散させた素子は、
初期の室温抵抗は、２Ω・ｃｍ以下であるが、１回目の
通電で発火した。また、同様に、中密度ポリエチレン，
低密度ポリエチレンにカーボンブラックを２０ｖｏｌ％
分散させた素子も、３０ｖｏ１％分散させた素子と同様
に１回目の通電で発火した。
【００４１】これに対して、曲線２３，２４，２５で夫
々示される高密度ポリエチレン，中密度ポリエチレン，
低密度ポリエチレンに金属炭化物粉末を分散させた素子
は、それぞれ室温抵抗率＜２Ω・ｃｍと目標値を下回
り、かつ繰り返し通電後も＜２Ω・ｃｍと室温抵抗目標
値内を維持した。
々示される高密度ポリエチレン，中密度ポリエチレン，
低密度ポリエチレンに金属炭化物粉末を分散させた素子
は、それぞれ室温抵抗率＜２Ω・ｃｍと目標値を下回
り、かつ繰り返し通電後も＜２Ω・ｃｍと室温抵抗目標
値内を維持した。
【００４２】下記表１に、ＰＴＣ組成物に分散させる導
電性粉末抵抗率と、素子抵抗率の関係を示した。
電性粉末抵抗率と、素子抵抗率の関係を示した。
【００４３】
【表１】
【００４４】上記表１に示すように、粉末抵抗率が１０
-3を超える場合、素子抵抗率を低下させるために導電性
粉末分散量を増加させると、通電時の発火が生じ、素子
抵抗率を２Ω・ｃｍ以下とすることができないため本発
明の範囲から除外した。
-3を超える場合、素子抵抗率を低下させるために導電性
粉末分散量を増加させると、通電時の発火が生じ、素子
抵抗率を２Ω・ｃｍ以下とすることができないため本発
明の範囲から除外した。
【００４５】また、下記表２に、ＰＴＣ組成物における
高密度ポリエチレン種類、金属炭化物粉末分散量を変化
させた場合に、高分子ＰＴＣ素子をスイッチング（１０
Ａ（５０Ｖ）通電）させた際の特性を示した。
高密度ポリエチレン種類、金属炭化物粉末分散量を変化
させた場合に、高分子ＰＴＣ素子をスイッチング（１０
Ａ（５０Ｖ）通電）させた際の特性を示した。
【００４６】
【表２】
【００４７】上記表２において、導電性粉末の分散量が
１０ｖｏ１％未満の場合、室温抵抗率が目標に達しない
ため、本発明の範囲から除外した。また、導電性粉末分
散量が６０ｖｏｌ％を上回ると、室温抵抗が著しく低下
し、通電時の素子動作現象がみられなくなるため、本発
明の範囲から除外した。
１０ｖｏ１％未満の場合、室温抵抗率が目標に達しない
ため、本発明の範囲から除外した。また、導電性粉末分
散量が６０ｖｏｌ％を上回ると、室温抵抗が著しく低下
し、通電時の素子動作現象がみられなくなるため、本発
明の範囲から除外した。
【００４８】下記表３に、ＰＴＣ組成物における金属炭
化物粉末粒径の上限，下限をそれぞれ分散量を変化させ
た場合に、高分子ＰＴＣ素子をスイッチング（１０Ａ
（５０Ｖ）通電）させた際の特性を示した。
化物粉末粒径の上限，下限をそれぞれ分散量を変化させ
た場合に、高分子ＰＴＣ素子をスイッチング（１０Ａ
（５０Ｖ）通電）させた際の特性を示した。
【００４９】
【表３】
【００５０】上記表３に示すように、金属炭化物粉末粒
径の下限が０．０１μｍを下回ると、前述のように粉末
の凝集が生じ、通電時発火するため、本発明の範囲から
除外した。また、金属炭化物粉末の上限が１００μｍを
超えると、粉末自体が凝集粉と同様の働きをし、通電時
発火するため、本発明の範囲から除外した。
径の下限が０．０１μｍを下回ると、前述のように粉末
の凝集が生じ、通電時発火するため、本発明の範囲から
除外した。また、金属炭化物粉末の上限が１００μｍを
超えると、粉末自体が凝集粉と同様の働きをし、通電時
発火するため、本発明の範囲から除外した。
【００５１】下記表４に、各金属炭化物と高分子ＰＴＣ
組成物の特性の関係を示した。
組成物の特性の関係を示した。
【００５２】
【表４】
【００５３】いずれの金属炭化物粉末を用いても、目標
を達成した高分子ＰＴＣ組成物が得られる。
を達成した高分子ＰＴＣ組成物が得られる。
【００５４】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、ポリマー成分に抵抗率が１０-3Ωｃｍ以下であり、
粒径が０．０１〜１００μｍである金属化合物を導電性
粉末として１０ｖｏｌ％以上６０ｖｏｌ％以下分散させ
たＰＴＣ組成物にによって、定常状態（室温）での抵抗
値が十分低く、電流を流したときに発火せず、動作毎の
抵抗上昇が少なく、動作温度を任意に設定可能なＰＴＣ
組成物を提供するいことができる。
ば、ポリマー成分に抵抗率が１０-3Ωｃｍ以下であり、
粒径が０．０１〜１００μｍである金属化合物を導電性
粉末として１０ｖｏｌ％以上６０ｖｏｌ％以下分散させ
たＰＴＣ組成物にによって、定常状態（室温）での抵抗
値が十分低く、電流を流したときに発火せず、動作毎の
抵抗上昇が少なく、動作温度を任意に設定可能なＰＴＣ
組成物を提供するいことができる。
【図１】本発明の実施の形態によるＰＴＣ組成物を用い
た素子の抵抗率の温度特性を示す図である。比較例も併
せて示している。
た素子の抵抗率の温度特性を示す図である。比較例も併
せて示している。
【図２】本発明の実施の形態によるＰＴＣ組成物を用い
た素子の繰り返し使用による抵抗率の変化を示す図であ
る。比較例も併せて示している。
た素子の繰り返し使用による抵抗率の変化を示す図であ
る。比較例も併せて示している。
１１ カーボンブラックを分散させたＰＴＣ素子の温
度，抵抗率特性を示す曲線 １２ 高密度ポリエチレンに金属炭化物粉末を分散さ
せたＰＴＣ素子の温度，抵抗率特性を示す曲線 １３ 中密度ポリエチレンに金属炭化物粉末を分散さ
せたＰＴＣ素子の温度，抵抗率特性を示す曲線 １４ 低密度ポリエチレンに金属炭化物粉末を分散さ
せたＰＴＣ素子の温度，抵抗率特性を示す曲線 ２１ ５０Ｖ，１０Ａ繰り返し印加後のカーボンブラ
ックを分散させたＰＴＣ素子の抵抗率特性を示す曲線 ２２ カーボンブラックを分散させたＰＴＣ素子の抵
抗率特性を示す曲線 ２３，２４，２５ 金属炭化物粉末を分散させたＰＴ
Ｃ素子の抵抗率特性を示す曲線
度，抵抗率特性を示す曲線 １２ 高密度ポリエチレンに金属炭化物粉末を分散さ
せたＰＴＣ素子の温度，抵抗率特性を示す曲線 １３ 中密度ポリエチレンに金属炭化物粉末を分散さ
せたＰＴＣ素子の温度，抵抗率特性を示す曲線 １４ 低密度ポリエチレンに金属炭化物粉末を分散さ
せたＰＴＣ素子の温度，抵抗率特性を示す曲線 ２１ ５０Ｖ，１０Ａ繰り返し印加後のカーボンブラ
ックを分散させたＰＴＣ素子の抵抗率特性を示す曲線 ２２ カーボンブラックを分散させたＰＴＣ素子の抵
抗率特性を示す曲線 ２３，２４，２５ 金属炭化物粉末を分散させたＰＴ
Ｃ素子の抵抗率特性を示す曲線
Claims (5)
- 【請求項１】 ポリマー成分と導電性粉末成分とを主成
分とする電気抵抗が正の温度特性（ＰＴＣ）を示す複合
組成物であつて、前記導電性粉末成分は、電気抵抗率が
１０-3Ω・ｃｍ以下の金属炭化物から実質的になること
を特徴とするＰＴＣ組成物。 - 【請求項２】 請求項１記載のＰＴＣ組成物において、
前記導電性粉末の成分比が前記ＰＴＣ組成物全体の１０
〜６０ｖｏｌ％の範囲内であることを特徴とするＰＴＣ
組成物。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載のＰＴＣ組成物にお
いて、前記導電性粉末成分の粒径は、０．０１〜１００
μｍの範囲内であることを特徴とするＰＴＣ組成物。 - 【請求項４】 請求項３記載のＰＴＣ組成物において、
前記金属炭化物として、ＴｉＣ，ＷＣ，Ｗ2 Ｃ，Ｚｒ
Ｃ，ＶＣ，ＮｂＣ，ＴａＣ，Ｍｏ2 Ｃを用いることを特
徴とするＰＴＣ組成物。 - 【請求項５】 請求項１記載のＰＴＣ組成物において、
前記ポリマー成分は結晶性ポリエチレンであることを特
徴とするＰＴＣ組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13681198A JPH11329675A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | Ｐｔｃ組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13681198A JPH11329675A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | Ｐｔｃ組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11329675A true JPH11329675A (ja) | 1999-11-30 |
Family
ID=15184069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13681198A Withdrawn JPH11329675A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | Ｐｔｃ組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11329675A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001210140A (ja) * | 2000-01-25 | 2001-08-03 | Fujikura Ltd | 導電性インキ組成物およびそれを用いた面状発熱体 |
| US7701322B2 (en) * | 2005-12-27 | 2010-04-20 | Polytronics Technology Corp. | Surface-mounted over-current protection device |
| US8044763B2 (en) | 2005-12-27 | 2011-10-25 | Polytronics Technology Corp. | Surface-mounted over-current protection device |
-
1998
- 1998-05-19 JP JP13681198A patent/JPH11329675A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001210140A (ja) * | 2000-01-25 | 2001-08-03 | Fujikura Ltd | 導電性インキ組成物およびそれを用いた面状発熱体 |
| JP4566313B2 (ja) * | 2000-01-25 | 2010-10-20 | 株式会社フジクラ | 導電性インキ組成物およびそれを用いた面状発熱体 |
| US7701322B2 (en) * | 2005-12-27 | 2010-04-20 | Polytronics Technology Corp. | Surface-mounted over-current protection device |
| US8044763B2 (en) | 2005-12-27 | 2011-10-25 | Polytronics Technology Corp. | Surface-mounted over-current protection device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050802 |