JPH1140402A - Organic ptc compound - Google Patents

Organic ptc compound

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JPH1140402A
JPH1140402A JP19253797A JP19253797A JPH1140402A JP H1140402 A JPH1140402 A JP H1140402A JP 19253797 A JP19253797 A JP 19253797A JP 19253797 A JP19253797 A JP 19253797A JP H1140402 A JPH1140402 A JP H1140402A
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JP
Japan
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melting point
composition
ptc
high melting
point metal
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Application number
JP19253797A
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Japanese (ja)
Inventor
Itsuo Nishiyama
逸雄 西山
Hideo Horibe
英夫 堀邊
Kenichi Nishina
健一 仁科
Manabu Sogabe
学 曽我部
Shiro Murata
士郎 村田
Masahiro Ishikawa
雅廣 石川
Tomoe Takahashi
知恵 高橋
Sadajiro Mori
貞次郎 森
Tatsuya Hayashi
龍也 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low cost compound having low resistivity in an ambient temperature, an excellent PTC(positive temperature coefficient) characteristic without generating an internal arc phenomenon, and can be made to an overcurrent protection device. SOLUTION: An electrical conductive particle comprising a graphite particle 1 coated by a high melting point metal 2 is dispersed in an organic polymer. The high melting point metal is at least one type of metal selected from a metal having a melting point of 2700 degree C or more and comprises at least one type of W, WC, TaC, TiC, TiN, TiB2 , or ZrB2 . The coating rate of the high melting point metal 2 to the graphite particle 1 is 30 to 100%. The average diameter of the graphite particle 1 coating its surface by the high melting point metal 2 is 1 to 50 μm. The packing volume in the organic PTC compound by the graphite particle 1 coated on its surface by the high melting point metal 2 is 25 to 48 vol.%.

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】本発明は電気材料に関し、よ
り詳細には温度上昇に伴って比較的狭い温度領域で電気
抵抗が急増する性質であるPTC(Positive Temperatu
re Coefficient)特性を有する材料組成物、すなわち、
PTC組成物、特に有機PTC組成物に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric material, and more particularly, to a PTC (Positive Temperatu) having a property that electric resistance rapidly increases in a relatively narrow temperature range with a rise in temperature.
re Coefficient) material composition having properties, that is,
The present invention relates to a PTC composition, particularly an organic PTC composition.

【0002】[0002]

【従来の技術】PTC組成物は前述のPTC特性を有
し、家庭・産業用配線の過電流保護素子、一定の温度に
上昇すると発熱が停止するヒータ、正特性サーミスタ、
感熱センサ、電池などを含む回路が短絡したときPTC
特性により回路の電流を制限し、他方その短絡の原因が
取り除かれたとき回路を復帰させる回路保護素子等とし
て利用されている。このPTC組成物を前述のような自
己温度制御作用を発揮する過電流、過熱保護素子等とし
て用いるときには、例えば、この組成物を成形し、これ
に少なくとも2つの電極を電気的に接続してPTC素子
として用いている。
2. Description of the Related Art A PTC composition has the above-mentioned PTC characteristics, and is used for an overcurrent protection element for home / industrial wiring, a heater for stopping heat generation when the temperature rises to a certain temperature, a PTC thermistor,
PTC when circuit including thermal sensor, battery, etc. is short-circuited
It is used as a circuit protection element or the like that limits the current of a circuit by its characteristics and restores the circuit when the cause of the short circuit is removed. When this PTC composition is used as an overcurrent or overheat protection element or the like that exhibits the self-temperature control action as described above, for example, the composition is molded and at least two electrodes are electrically connected to the PTC composition to form a PTC composition. Used as an element.

【0003】さらに、ここで、PTC素子を用いたとき
の過電流保護メカニズムを詳細に述べる。PTC組成物
の常温時の抵抗率(ρL)は十分に低いため、通常は回
路に電流が流れる。ところが、短絡事故等により回路に
高電流が流れた場合、その高電流によりPTC素子にジ
ュール熱が発生し素子の温度が上昇し、抵抗率が上昇す
るため(PTC特性の発現)、素子に電流が流れなくな
り回路が保護される(この機構を限流性能とよぶ)。ま
た、PTC素子は高電圧下においても、繰り返し使用可
能な限流性能を有することが必要である。PTC曲線に
おける高温時のピーク抵抗率をρHと呼ぶ。
[0003] Further, here, the overcurrent protection mechanism when a PTC element is used will be described in detail. Since the resistivity (ρL) of the PTC composition at room temperature is sufficiently low, current usually flows through the circuit. However, when a high current flows through the circuit due to a short circuit accident or the like, Joule heat is generated in the PTC element due to the high current, the temperature of the element increases, and the resistivity increases (exhibition of PTC characteristics). And the circuit is protected (this mechanism is called current limiting performance). In addition, the PTC element needs to have current limiting performance that can be used repeatedly even under a high voltage. The peak resistivity at a high temperature in the PTC curve is called ρH.

【0004】また、PTC組成物としては、種々の物質
が開発されており、その一つとして、BaTiO3に1
価または3価の金属酸化物を添加したものが従来から知
られている。ところが、これにはPTC特性が発現した
直後にNTC特性(NegativeTemperature Coefficien
t)を発現するため1msec以下で電流が流れてしま
うという問題点があった。このため、ポリエチレン(P
Eと略記する)、ポリプロピレンあるいはエチレン−ア
クリル酸共重合体などの有機重合体にカーボンブラック
(CBと略記する)、カーボンファイバー、グラファイ
トあるいは金属微粒子などの導電粒子を分散させたもの
が開発された。このPTC組成物は、一般的に、有機重
合体として用いる1種またはそれ以上の樹脂に、必要量
の導電粒子を添加して混練することにより製造される。
Various substances have been developed as PTC compositions, and one of them is BaTiO 3 .
Addition of a trivalent or trivalent metal oxide is conventionally known. However, this involves NTC characteristics (Negative Temperature Coefficien
There is a problem that a current flows within 1 msec or less in order to exhibit t). For this reason, polyethylene (P
E), an organic polymer such as polypropylene or an ethylene-acrylic acid copolymer, and conductive particles such as carbon black (abbreviated as CB), carbon fiber, graphite or metal fine particles dispersed therein. . The PTC composition is generally produced by adding a necessary amount of conductive particles to one or more resins used as an organic polymer and kneading the resulting mixture.

【0005】有機PTC組成物の導電粒子として、C
B、カーボンファイバーあるいはグラファイトを用いた
場合は、初期抵抗率を充分に低下させることができず、
PTC特性も小さく、充分に限流性能を向上させること
ができない。また、従来の既知の金属粒子を含有するP
TC組成物は初期抵抗率の低減が期待できるものの、大
電流・高電圧下で使用すると、内部アーク現象(導電粒
子間に微小アークが発生する)を起こし、素子が電気破
壊を起こす等の不具合があった。
As conductive particles of the organic PTC composition, C
When B, carbon fiber or graphite is used, the initial resistivity cannot be sufficiently reduced,
The PTC characteristics are also small, and the current limiting performance cannot be sufficiently improved. In addition, P containing conventional known metal particles
Although the TC composition can be expected to reduce the initial resistivity, when it is used under a large current and a high voltage, it causes an internal arc phenomenon (a minute arc is generated between the conductive particles) and causes a failure such as electric breakdown of the element. was there.

【0006】また、特公平4ー28743号公報には、
導電粒子としてニッケル粒子を含む有機PTC組成物が
開示されている。上記ニッケル粒子を第一充填材とし、
第一充填材より低い導電性を有する粒子およびカーボン
ブラックまたは非導電性物質からなる粒子を第二充填材
とすることが記載されている。しかしながら、本願発明
者らがさらにニッケル粒子を用いた有機PTC組成物に
ついて詳細に研究調査したところ、ニッケル粒子やモリ
ブデン粒子を用いると常温抵抗率が低下するが、過電流
遮断性能は悪いことがわかった。
Further, Japanese Patent Publication No. 4-28743 discloses that
An organic PTC composition containing nickel particles as conductive particles is disclosed. The nickel particles as the first filler,
It is described that particles having lower conductivity than the first filler and particles made of carbon black or a non-conductive material are used as the second filler. However, the present inventors have further studied and studied the organic PTC composition using nickel particles in detail, and found that when nickel particles or molybdenum particles are used, the room temperature resistivity is lowered, but the overcurrent blocking performance is poor. Was.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】PTC組成物の導電粒
子として、金属粒子はCBに比較し抵抗率が非常に低い
が、過電流保護素子には使用されていない。その大きな
理由の一つは、上述のような既知の金属粒子を含有する
PTC組成物は大電流・高電圧下で使用すると、内部ア
ーク現象(導電粒子間に微小アークが発生する)を起こ
し、組成物が電気破壊を起こすためである。内部アーク
現象が起こると、PTC組成物中の金属粒子が溶融し金
属粒子が結合し、局部的に導電回路が形成され、大電流
が素子の一部に集中して素子が破壊するに至るためであ
る。また、組成物と電極界面の微小空隙部分に放電が起
りやすく、放電部分の樹脂が劣化・分解し、それが為に
衰弱が早くなり、時には爆発を起こし、数十ボルト以上
の電圧では特にそうである。
As conductive particles of the PTC composition, metal particles have a very low resistivity as compared with CB, but are not used in overcurrent protection devices. One of the major reasons is that the PTC composition containing the known metal particles as described above causes an internal arc phenomenon (a minute arc is generated between conductive particles) when used under a large current and a high voltage, This is because the composition causes electrical breakdown. When the internal arc phenomenon occurs, the metal particles in the PTC composition are melted and the metal particles are combined to form a local conductive circuit, and a large current is concentrated on a part of the element, leading to destruction of the element. It is. In addition, discharge is likely to occur in the micro-voids at the interface between the composition and the electrode, and the resin in the discharge part is degraded and decomposed, which causes rapid weakening and sometimes explosion, especially at a voltage of several tens of volts or more. It is.

【0008】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、常温抵抗率が低く、しかも内部
アーク現象が起こらずに優れたPTC特性を有し、過電
流保護素子になりうる有機PTC組成物を低コストで得
ることを目的としている。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a low room temperature resistivity, has excellent PTC characteristics without causing an internal arc phenomenon, and provides an overcurrent protection element. It is intended to obtain a low-cost organic PTC composition.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の構成によ
る有機PTC組成物は、表面を高融点金属で被覆したグ
ラファイト粒子を導電粒子として、この導電粒子を有機
重合体に分散させてなるものである。
The organic PTC composition according to the first aspect of the present invention is obtained by dispersing graphite particles whose surface is coated with a high melting point metal as conductive particles and dispersing the conductive particles in an organic polymer. Things.

【0010】また、本発明の第2の構成による有機PT
C組成物は、上記第1の構成における高融点金属は、融
点が2700℃以上の金属から選ばれた少なくとも1種
類であるものである。
The organic PT according to the second structure of the present invention
In the C composition, the high melting point metal in the first configuration is at least one selected from metals having a melting point of 2700 ° C. or higher.

【0011】また、本発明の第3の構成による有機PT
C組成物は、上記第2の構成における高融点金属は、
W,WC,TaC,TiC,TiN,TiB2,および
ZrB2の内の少なくともいずれか1種類を含むもので
ある。
The organic PT according to the third aspect of the present invention
The C composition has a high melting point metal in the second configuration,
It contains at least one of W, WC, TaC, TiC, TiN, TiB 2 , and ZrB 2 .

【0012】また、本発明の第4の構成による有機PT
C組成物は、上記各構成において、グラファイト粒子に
対する高融点金属の被覆率が30〜100%であるもの
である。
The organic PT according to the fourth aspect of the present invention
In each of the above structures, the C composition has a coverage of the high melting point metal on the graphite particles of 30 to 100%.

【0013】また、本発明の第5の構成による有機PT
C組成物は、上記各構成において、表面を高融点金属で
被覆したグラファイト粒子の平均粒径が1〜50μmで
あるものである。
An organic PT according to a fifth aspect of the present invention.
In each of the above structures, the C composition has a graphite particle whose surface is coated with a high-melting-point metal, and has an average particle diameter of 1 to 50 μm.

【0014】また、本発明の第6の構成による有機PT
C組成物は、上記各構成において、表面を高融点金属で
被覆したグラファイト粒子の有機PTC組成物中の充填
量が25〜48vol%であるものである。
An organic PT according to a sixth aspect of the present invention.
In each of the above structures, the C composition has a filling amount of the graphite particles whose surface is coated with the high melting point metal in the organic PTC composition of 25 to 48 vol%.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施の形態1.本発明に係るPTC組成物は有機重合体
に導電粒子として、表面を高融点金属で被覆したグラフ
ァイト粒子を分散させたものである。有機重合体に表面
を高融点金属で被覆したグラファイトを最適量組み合わ
すことにより、PTC特性が良好な組成物が得られた。
有機重合体に分散される高融点金属被覆グラファイト
は、PTC組成物として良好な電気伝導性、熱伝導性お
よび微小アークに対する耐溶融性を有し、優れたPTC
特性を提供することができるものである。また、高融点
金属として、融点が2700℃以上の金属から選ばれた
少なくとも1種類を使用することにより、大電流・高電
圧下で高融点金属で被覆したグラファイト粒子が溶融し
ないため、素子に局部的に導電回路が形成されることな
く、PTC素子の抵抗が上昇することにより過電流から
回路が保護されることが実験より明らかになった。ま
た、高融点金属は、W,WC,TaC,TiC,Ti
N,TiB2,およびZrB2の内の少なくともいずれか
1種類を含み、融点が2700℃以上であるものであ
り、低価格のグラファイトを主体にその表面に高価格の
タングステンその他の金属を被覆することから電気抵抗
を低く保ち、且つ比較的廉価な導電粒子を得ることがで
きる。
Embodiment 1 FIG. The PTC composition according to the present invention is obtained by dispersing, as conductive particles, graphite particles whose surfaces are coated with a high melting point metal in an organic polymer. By combining an organic polymer with graphite having a surface coated with a high melting point metal in an optimal amount, a composition having good PTC characteristics was obtained.
The refractory metal-coated graphite dispersed in the organic polymer has excellent electric conductivity, heat conductivity, and melting resistance to a small arc as a PTC composition, and has excellent PTC composition.
It can provide characteristics. Further, by using at least one kind of metal having a melting point of 2700 ° C. or more as the high melting point metal, graphite particles coated with the high melting point metal under a large current and a high voltage do not melt. It has been clarified from experiments that the circuit is protected from overcurrent by increasing the resistance of the PTC element without forming a conductive circuit. The refractory metals are W, WC, TaC, TiC, Ti
It contains at least one of N, TiB 2 and ZrB 2 and has a melting point of 2700 ° C. or more, and is mainly made of low-cost graphite and its surface is coated with high-priced tungsten or other metal. Accordingly, the conductive particles can be kept low and relatively inexpensive conductive particles can be obtained.

【0016】次に、表面を高融点金属で被覆したグラフ
ァイト粒子の製造方法について、WC被覆グラファイト
の場合を例に説明する。WC粒子(日本新金属(株)
製、商品名:WC−10、0.7μm、真比重15.
8)とグラファイト粒子(昭和電工(株)製、商品名:
UFG−30、10μm、真比重2.25)を特殊粉砕
攪拌機((株)奈良機械製作所製、商品名:ハイブリダ
イザー)で16、000rpmで3分間処理しWC被覆
グラファイト粒子を製造する。この場合グラファイト粒
子の平均粒径は10μm、WC粒子の平均粒径はこれよ
り1桁位小さい例えば0.7μmが適している。また、
グラファイト粒子に対するWC粒子の被覆率を100%
にするためには、配合は体積比でグラファイトが1に対
してWCを0.2とする。被覆率100%のWC被覆グ
ラファイト粒子の外観を図1(a)に、断面図を(b)
に示した。図において、1はグラファイト、2はWCで
ある。なお、図1(a),(b)ではWC2が粒子状の
ままでグラファイト粒子1の表面を被覆している場合を
示したが、図1(c)に示すようにWC粒子どうしがく
っついてその境界が不明瞭になっていてもよい。
Next, a method for producing graphite particles whose surface is coated with a high melting point metal will be described with reference to a case of WC coated graphite as an example. WC particles (Nihon Shinkin Co., Ltd.)
Product name: WC-10, 0.7 μm, true specific gravity
8) and graphite particles (manufactured by Showa Denko KK, trade name:
UFG-30, 10 μm, true specific gravity 2.25) is treated at 16,000 rpm for 3 minutes with a special pulverizer / stirrer (trade name: Hybridizer manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.) to produce WC-coated graphite particles. In this case, the average particle size of the graphite particles is 10 μm, and the average particle size of the WC particles is, for example, 0.7 μm, which is smaller by one digit than that. Also,
100% coverage of WC particles on graphite particles
In order to achieve this, the composition is such that graphite is 1 and WC is 0.2 by volume ratio. FIG. 1A shows the appearance of a WC-coated graphite particle having a coverage of 100%, and FIG.
It was shown to. In the figure, 1 is graphite and 2 is WC. 1 (a) and 1 (b) show the case where the WC2 covers the surface of the graphite particles 1 in the form of particles, but as shown in FIG. 1 (c), the WC particles are stuck together. The boundaries may be ambiguous.

【0017】グラファイト粒子に対する高融点金属の被
覆率は、例えばWCの被覆率を70%にするためには、
体積比でグラファイトが1に対してWCを0.1とする
というようにグラファイトに対する高融点金属の配合率
を制御することにより、制御することができる。WC被
覆グラファイト粒子のWC被覆率と常温での抵抗率の関
係は、例えば図2に示すように、WC被覆グラファイト
粒子の粒径が3μmで高密度ポリエチレンへの充填率3
1vol%の場合、WCの被覆率が100〜30%までは
抵抗率が徐々に増加するが30%以下では急激に上昇す
ることから、100〜30%が望ましい。なお、被覆率
と常温抵抗率との関係は、高融点金属で被覆したグラフ
ァイト粒子の粒径や高融点金属の種類によって多少は変
化するが、ほぼ図2と同様の結果が得られる。
The coverage of graphite particles with a high melting point metal is, for example, 70% in WC coverage.
It can be controlled by controlling the blending ratio of the high melting point metal to graphite, such that the volume ratio of graphite is 1 and WC is 0.1. The relationship between the WC coverage of the WC-coated graphite particles and the resistivity at room temperature is, for example, as shown in FIG.
In the case of 1 vol%, the resistivity gradually increases up to a coverage of WC of 100 to 30%, but increases sharply at a coverage of 30% or less. Therefore, 100 to 30% is desirable. The relationship between the coverage and the room temperature resistivity slightly varies depending on the particle size of the graphite particles coated with the high melting point metal and the type of the high melting point metal, but almost the same results as in FIG. 2 are obtained.

【0018】また、高融点金属で被覆したグラファイト
粒子の平均粒径はPTC組成物の用途、所望の特性に応
じて種々のものを適宜選択することができ、小さい方が
電気が流れやすいので好適であるが、グラファイト粒子
およびこのグラファイト粒子より1桁小さくするのが望
ましい高融点金属粒子の製造面の制約から1〜50μm
が望ましく、5〜10μmがより望ましい。この粒径に
よって常温で低抵抗率の有機PTC組成物を得ることが
できる。
The average particle size of the graphite particles coated with the high melting point metal can be appropriately selected depending on the application and desired characteristics of the PTC composition. However, it is 1 to 50 μm because of the restrictions on the production of graphite particles and refractory metal particles which are desirably one digit smaller than the graphite particles.
Is desirable, and 5 to 10 μm is more desirable. With this particle size, an organic PTC composition having a low resistivity at room temperature can be obtained.

【0019】また、有機重合体と導電粒子との配合割合
は、目的組成物の粒子含量、重合体の種類、バンバリー
ミキサー、加圧ニーダー、ロールミルなど混練機に応じ
て適宜選択することができるが、導電粒子の充填量が少
ないと常温抵抗率が高くなり、多いと組成物を混合成形
できないことから、有機PTC組成物中の導電粒子の充
填量は、25〜48vol%が望ましく、さらには29〜
45vol%がより望ましい。一例として、WC被覆グラ
ファイト(被覆率80%、粒径1μmと3μm)の充填
量とPTC素子の常温抵抗率との関係を図3に示す。な
お、充填量と抵抗率との関係は高融点金属被覆グラファ
イト粒子の粒径や高融点金属の種類によって多少は変化
し、特に、高融点金属被覆グラファイト粒子の粒径が小
さくなると充填し難くなるため充填量の上限値は小さく
なる傾向にあるが、ほぼ図3と同様の結果が得られる。
The mixing ratio of the organic polymer and the conductive particles can be appropriately selected according to the particle content of the target composition, the type of the polymer, the kneader such as a Banbury mixer, a pressure kneader, and a roll mill. When the filling amount of the conductive particles is small, the room temperature resistivity increases, and when the filling amount is large, the composition cannot be mixed and molded. Therefore, the filling amount of the conductive particles in the organic PTC composition is desirably 25 to 48 vol%, and more preferably 29 to 48 vol%. ~
45 vol% is more desirable. As an example, FIG. 3 shows the relationship between the filling amount of WC-coated graphite (coverage 80%, particle diameters 1 μm and 3 μm) and the room temperature resistivity of the PTC element. Note that the relationship between the filling amount and the resistivity slightly varies depending on the particle size of the high melting point metal-coated graphite particles and the type of the high melting point metal, and in particular, it becomes difficult to fill when the particle size of the high melting point metal coated graphite particles becomes small. Therefore, the upper limit value of the filling amount tends to be small, but a result substantially similar to that of FIG. 3 is obtained.

【0020】本発明に係る有機重合体としては、ポリエ
チレン,ポリエチレンオキサイド,ポリブタジエン,ポ
リエチレンアクリレート,エチレン−エチルアクリレー
ト共重合体,エチレン−アクリル酸共重合体,ポリエス
テル,ポリアミド,ポリエーテル,ポリカプロラクタ
ム,フッ素化エチレン−プロピレン共重合体,塩素化ポ
リエチレン,クロロスルホン化エチレン,エチレン−酢
酸ビニル共重合体,ポリプロピレン,ポリスチレン,ス
チレン−アクリロニトリル共重合体,ポリ塩化ビニル,
ポリカーボネート,ポリアセタール,ポリアルキレンオ
キシド,ポリフェニレンオキシド,ポリスルホン,フッ
素樹脂が用いられ、これらが単独で、あるいはこれらの
うちから選ばれた少なくとも2種以上を混合したブレン
ドポリマーが用いられる。有機重合体の種類、組成比な
どは、所望の性能、用途などに応じて適宜選択するとよ
い。
Examples of the organic polymer according to the present invention include polyethylene, polyethylene oxide, polybutadiene, polyethylene acrylate, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, polyester, polyamide, polyether, polycaprolactam, and fluorine. Ethylene-propylene copolymer, chlorinated polyethylene, chlorosulfonated ethylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, polypropylene, polystyrene, styrene-acrylonitrile copolymer, polyvinyl chloride,
Polycarbonate, polyacetal, polyalkylene oxide, polyphenylene oxide, polysulfone, and fluororesin are used, and a blend polymer of these alone or a mixture of at least two or more selected from these is used. The type, composition ratio, and the like of the organic polymer may be appropriately selected according to desired performance, use, and the like.

【0021】なお、PTC組成物の調製に際して、上記
の有機重合体、導電粒子以外に、必要に応じて種々の添
加剤を混合してもよい。添加剤としては、例えば、アン
チモン化合物、リン化合物、塩素化合物、臭素化合物な
どの難燃剤、酸化防止剤、安定剤などがある。PTC組
成物は、有機重合体、導電粒子、必要に応じてその他添
加剤を所定の割合で配合・混練して調製される。有機重
合体に導電粒子を、または同時に両者を配合・混練して
調製してもよい。
In preparing the PTC composition, various additives may be mixed as necessary, in addition to the above-mentioned organic polymer and conductive particles. Examples of additives include flame retardants such as antimony compounds, phosphorus compounds, chlorine compounds, and bromine compounds, antioxidants, and stabilizers. The PTC composition is prepared by mixing and kneading an organic polymer, conductive particles, and other additives as required at a predetermined ratio. The organic polymer may be prepared by mixing and kneading conductive particles or both at the same time.

【0022】本発明により得られる有機PTC組成物
は、種々の用途に用いることができる。PTC素子とし
て用いるときには、このPTC組成物を、例えば板状に
成形し、この板の裏表面に電極板を圧着するか、金属箔
の電極を熱圧着して積層体を形成し、電極表面に端子を
圧着、半田付け、ロウ付け、スポット溶接、ネジ止めな
どで接続してPTC素子を製造することができる。
The organic PTC composition obtained according to the present invention can be used for various applications. When used as a PTC element, the PTC composition is formed into a plate shape, for example, and an electrode plate is pressed on the back surface of the plate or a metal foil electrode is pressed by heat to form a laminate, and the laminate is formed on the electrode surface. The PTC element can be manufactured by connecting the terminals by crimping, soldering, brazing, spot welding, screwing, or the like.

【0023】[0023]

【実施例】以下、表に示した本発明の具体的実施例1〜
12を比較例1〜3と共に説明するが、勿論これらによ
り本発明が限定されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, specific Examples 1 to 3 of the present invention shown in the table will be described.
12 will be described together with Comparative Examples 1 to 3, but of course the present invention is not limited by these.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】実施例1.有機重合体として高密度ポリエ
チレン(三菱化学(株)製、商品名:HJ560)を3
0重量部、導電粒子として実施の形態で記載したのと同
様のWC被覆グラファイト粒子(WC被覆率100%、
平均粒径3μm)を33重量部、およびフェノール系酸
化防止剤(日本チバガイギー(株)製、商品名:イルガ
ノックス1010)を2重量部をラボプラストミル装置
((株)東洋精機製作所製、商品名)にて200℃、1
5分間混練して、組成物中に31vol%の導電粒子が分
散・充填されたPTC組成物を得た。このPTC組成物
を熱プレスで40×60×1mm厚の板にした。この板
の周囲2mmに遮断時の絶縁を行うためにポリエチレン
の枠を射出成形により成形した。次に得られた成形板を
電極に挟んでPTC特性の測定および過電流遮断実験を
行った。PTC曲線を図4に示した。PTC組成物の常
温抵抗率(ρL)は0.015Ω・cm、ピーク抵抗率
(ρH)は105Ω・cm、ρH/ρLは107であった。
このPTC素子の室温抵抗が1.0mΩの場合、300
V、50kAの過電流に対する限流波高値(Ip)は
8.5kAを示した。PTC素子の抵抗と過電流遮断時
の限流波高値の関係を図5に示した。
Embodiment 1 High density polyethylene (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name: HJ560) as an organic polymer
0 parts by weight, the same WC-coated graphite particles as described in the embodiment as conductive particles (100% WC coverage,
33 parts by weight of an average particle size of 3 μm) and 2 parts by weight of a phenolic antioxidant (manufactured by Nippon Ciba Geigy Co., Ltd., trade name: Irganox 1010) were manufactured by Labo Plast Mill (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho, Ltd.) 200 ° C, 1
The mixture was kneaded for 5 minutes to obtain a PTC composition in which 31 vol% of conductive particles were dispersed and filled in the composition. This PTC composition was formed into a 40 × 60 × 1 mm thick plate by hot pressing. A polyethylene frame was formed by injection molding around 2 mm around the plate in order to provide insulation during interruption. Next, the obtained molded plate was sandwiched between electrodes, and PTC characteristics were measured and an overcurrent interruption experiment was performed. The PTC curve is shown in FIG. The room temperature resistivity (ρL) of the PTC composition was 0.015 Ω · cm, the peak resistivity (ρH) was 10 5 Ω · cm, and ρH / ρL was 10 7 .
When the room temperature resistance of this PTC element is 1.0 mΩ, 300
V, the current-limiting peak value (Ip) for an overcurrent of 50 kA was 8.5 kA. FIG. 5 shows the relationship between the resistance of the PTC element and the peak current limit value at the time of overcurrent interruption.

【0026】実施例2.有機重合体として高密度ポリエ
チレン(三菱化学(株)製、商品名:HJ560)を3
0重量部、導電粒子として実施の形態で説明したのと同
様のWC被覆グラファイト粒子(WC被覆率80%、平
均粒径3μm)を33重量部、およびフェノール系酸化
防止剤(日本チバガイギー(株)製、商品名:イルガノ
ックス1010)を2重量部をラボプラストミル装置
((株)東洋精機製作所製、商品名)にて200℃、1
5分間混練した。このPTC組成物を熱プレスで40×
60×1mm厚の板にした。この板の周囲2mmに遮断
時の絶縁を行うためにポリエチレンの枠を射出成形によ
り成形した。次に得られた成形板を電極に挟んで過電流
遮断実験を行った。この組成物の常温抵抗率(ρL)は
0.020Ω・cmであった。このPTC素子の室温抵
抗が1.2mΩの場合、300V、50kAに対する限
流波高値(Ip)は8.0kAを示した。PTC素子の
抵抗と過電流遮断時の限流波高値の関係を図5に示し
た。
Embodiment 2 FIG. High density polyethylene (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name: HJ560) as an organic polymer
0 parts by weight, 33 parts by weight of the same WC-coated graphite particles (80% coverage, average particle size 3 μm) as described in the embodiment as the conductive particles, and a phenolic antioxidant (Nippon Ciba Geigy Co., Ltd.) And 2 parts by weight of Irganox 1010) at 200 ° C. and 1 ° C. with a Labo Plastomill apparatus (trade name, manufactured by Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.).
Kneaded for 5 minutes. This PTC composition is heated to 40 ×
A plate having a thickness of 60 × 1 mm was formed. A polyethylene frame was formed by injection molding around 2 mm around the plate in order to provide insulation during interruption. Next, an overcurrent interruption experiment was performed with the obtained molded plate interposed between electrodes. The room temperature resistivity (ρL) of this composition was 0.020 Ω · cm. When the room temperature resistance of this PTC element was 1.2 mΩ, the current-limiting peak value (Ip) for 300 V and 50 kA was 8.0 kA. FIG. 5 shows the relationship between the resistance of the PTC element and the peak current limit value at the time of overcurrent interruption.

【0027】実施例3.有機重合体として高密度ポリエ
チレン(三菱化学(株)製、商品名:HJ560)を3
0重量部、導電粒子として実施の形態で説明したのと同
様のWC被覆グラファイト粒子(WC被覆率50%、平
均粒径3μm)を33重量部、およびフェノール系酸化
防止剤(日本チバガイギー(株)製、商品名:イルガノ
ックス1010)を2重量部をラボプラストミル装置
((株)東洋精機製作所製、商品名)にて200℃、1
5分間混練した。このPTC組成物を熱プレスで40×
60×1mm厚の板にした。この板の周囲2mmに遮断
時の絶縁を行うためにポリエチレンの枠を射出成形によ
り成形した。次に得られた成形板を電極に挟んで過電流
遮断実験を行った。この組成物の常温抵抗率(ρL)は
0.025Ω・cmであった。このPTC素子の室温抵
抗が1.5mΩの場合、300V、50kAに対する限
流波高値(Ip)は7.5kAを示した。PTC素子の
抵抗と過電流遮断時の限流波高値の関係を図5に示し
た。
Embodiment 3 FIG. High density polyethylene (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name: HJ560) as an organic polymer
0 parts by weight, 33 parts by weight of the same WC-coated graphite particles (WC coverage 50%, average particle diameter 3 μm) as described in the embodiment as conductive particles, and a phenolic antioxidant (Nippon Ciba Geigy Co., Ltd.) And 2 parts by weight of Irganox 1010) at 200 ° C. and 1 ° C. with a Labo Plastomill apparatus (trade name, manufactured by Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.).
Kneaded for 5 minutes. This PTC composition is heated to 40 ×
A plate having a thickness of 60 × 1 mm was formed. A polyethylene frame was formed by injection molding around 2 mm around the plate in order to provide insulation during interruption. Next, an overcurrent interruption experiment was performed with the obtained molded plate interposed between electrodes. The room temperature resistivity (ρL) of this composition was 0.025 Ω · cm. When the room temperature resistance of this PTC element was 1.5 mΩ, the current-limiting peak value (Ip) for 300 V and 50 kA was 7.5 kA. FIG. 5 shows the relationship between the resistance of the PTC element and the peak current limit value at the time of overcurrent interruption.

【0028】実施例4.有機重合体として高密度ポリエ
チレン(三菱化学(株)製、商品名:HJ560)を3
0重量部、導電粒子として実施の形態で説明したのと同
様のWC被覆グラファイト粒子(WC被覆率30%、平
均粒径3μm)を33重量部、およびフェノール系酸化
防止剤(日本チバガイギー(株)製、商品名:イルガノ
ックス1010)を2重量部をラボプラストミル装置
((株)東洋精機製作所製、商品名)にて200℃、1
5分間混練した。このPTC組成物を熱プレスで40×
60×1mm厚の板にした。この板の周囲2mmに遮断
時の絶縁を行うためにポリエチレンの枠を射出成形によ
り成形した。次に得られた成形板を電極に挟んで過電流
遮断実験を行った。この組成物の常温抵抗率(ρL)は
0.050Ω・cmであった。このPTC素子の室温抵
抗が2.0mΩの場合、300V、50kAに対する限
流波高値(Ip)は7.0kAを示した。PTC素子の
抵抗と過電流遮断時の限流波高値の関係を図5に示し
た。
Embodiment 4 FIG. High density polyethylene (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name: HJ560) as an organic polymer
0 parts by weight, 33 parts by weight of the same WC-coated graphite particles (WC coverage 30%, average particle size 3 μm) as described in the embodiment as the conductive particles, and a phenolic antioxidant (Nippon Ciba Geigy Co., Ltd.) And 2 parts by weight of Irganox 1010) at 200 ° C. and 1 ° C. with a Labo Plastomill apparatus (trade name, manufactured by Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.).
Kneaded for 5 minutes. This PTC composition is heated to 40 ×
A plate having a thickness of 60 × 1 mm was formed. A polyethylene frame was formed by injection molding around 2 mm around the plate in order to provide insulation during interruption. Next, an overcurrent interruption experiment was performed with the obtained molded plate interposed between electrodes. The room temperature resistivity (ρL) of this composition was 0.050 Ω · cm. When the room temperature resistance of this PTC element was 2.0 mΩ, the current-limiting peak value (Ip) for 300 V and 50 kA was 7.0 kA. FIG. 5 shows the relationship between the resistance of the PTC element and the peak current limit value at the time of overcurrent interruption.

【0029】実施例5.有機重合体として高密度ポリエ
チレン(三菱化学(株)製、商品名:HJ560)を3
0重量部、導電粒子として実施の形態で説明したのと同
様のWC被覆グラファイト粒子(WC被覆率100%、
平均粒径10μm)を33重量部、およびフェノール系
酸化防止剤(日本チバガイギー(株)製、商品名:イル
ガノックス1010)を2重量部をラボプラストミル装
置((株)東洋精機製作所製、商品名)にて200℃、
15分間混練した。このPTC組成物を熱プレスで40
×60×1mm厚の板にした。この板の周囲2mmに遮
断時の絶縁を行うためにポリエチレンの枠を射出成形に
より成形した。次に得られた成形板を電極に挟んで過電
流遮断実験を行った。この組成物の常温抵抗率(ρL)
は0.015Ω・cmであった。このPTC素子の室温
抵抗が1.0mΩの場合、300V、50kAに対する
限流波高値(Ip)は8.5kAを示した。PTC素子
の抵抗と過電流遮断時の限流波高値の関係を図5に示し
た。
Embodiment 5 FIG. High density polyethylene (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name: HJ560) as an organic polymer
0 parts by weight, the same WC-coated graphite particles as described in the embodiment as conductive particles (100% WC coverage,
33 parts by weight of an average particle size of 10 μm) and 2 parts by weight of a phenolic antioxidant (manufactured by Nippon Ciba-Geigy Co., Ltd., trade name: Irganox 1010) were manufactured by Labo Plastomill Co., Ltd. 200 ° C)
Kneaded for 15 minutes. The PTC composition is heated to 40
It was made into a plate of × 60 × 1 mm thickness. A polyethylene frame was formed by injection molding around 2 mm around the plate in order to provide insulation during interruption. Next, an overcurrent interruption experiment was performed with the obtained molded plate interposed between electrodes. Room temperature resistivity (ρL) of this composition
Was 0.015 Ω · cm. When the room temperature resistance of this PTC element was 1.0 mΩ, the current limiting peak value (Ip) at 300 V and 50 kA was 8.5 kA. FIG. 5 shows the relationship between the resistance of the PTC element and the peak current limit value at the time of overcurrent interruption.

【0030】実施例6.有機重合体として高密度ポリエ
チレン(三菱化学(株)製、商品名:HJ560)を3
0重量部、導電粒子として実施の形態で説明したのと同
様のWC被覆グラファイト粒子(WC被覆率80%、平
均粒径10μm)を33重量部、およびフェノール系酸
化防止剤(日本チバガイギー(株)製、商品名:イルガ
ノックス1010)を2重量部をラボプラストミル装置
((株)東洋精機製作所製、商品名)にて200℃、1
5分間混練した。このPTC組成物を熱プレスで40×
60×1mm厚の板にした。この板の周囲2mmに遮断
時の絶縁を行うためにポリエチレンの枠を射出成形によ
り成形した。次に得られた成形板を電極に挟んで過電流
遮断実験を行った。この組成物の常温抵抗率(ρL)は
0.020Ω・cmであった。このPTC素子の室温抵
抗が1.2mΩの場合、300V、50kAに対する限
流波高値(Ip)は8.0kAを示した。PTC素子の
抵抗と過電流遮断時の限流波高値の関係を図5に示し
た。
Embodiment 6 FIG. High density polyethylene (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name: HJ560) as an organic polymer
0 parts by weight, 33 parts by weight of WC-coated graphite particles (WC coverage 80%, average particle diameter 10 μm) similar to those described in the embodiment as the conductive particles, and a phenolic antioxidant (Nippon Ciba Geigy Co., Ltd.) And 2 parts by weight of Irganox 1010) at 200 ° C. and 1 ° C. with a Labo Plastomill apparatus (trade name, manufactured by Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.).
Kneaded for 5 minutes. This PTC composition is heated to 40 ×
A plate having a thickness of 60 × 1 mm was formed. A polyethylene frame was formed by injection molding around 2 mm around the plate in order to provide insulation during interruption. Next, an overcurrent interruption experiment was performed with the obtained molded plate interposed between electrodes. The room temperature resistivity (ρL) of this composition was 0.020 Ω · cm. When the room temperature resistance of this PTC element was 1.2 mΩ, the current-limiting peak value (Ip) for 300 V and 50 kA was 8.0 kA. FIG. 5 shows the relationship between the resistance of the PTC element and the peak current limit value at the time of overcurrent interruption.

【0031】実施例7.有機重合体として高密度ポリエ
チレン(三菱化学(株)製、商品名:HJ560)を3
0重量部、導電粒子としてW被覆グラファイト粒子(W
被覆率80%、平均粒径10μm)を33重量部、およ
びフェノール系酸化防止剤(日本チバガイギー(株)
製、商品名:イルガノックス1010)を2重量部をラ
ボプラストミル装置((株)東洋精機製作所製、商品
名)にて200℃、15分間混練した。このPTC組成
物を熱プレスで40×60×1mm厚の板にした。この
板の周囲2mmに遮断時の絶縁を行うためにポリエチレ
ンの枠を射出成形により成形した。次に得られた成形板
を電極に挟んで過電流遮断実験を行った。この組成物の
常温抵抗率(ρL)は0.020Ω・cmであった。こ
のPTC素子の室温抵抗が1.2mΩの場合、300
V、50kAに対する限流波高値(Ip)は8.0kA
を示した。PTC素子の抵抗と過電流遮断時の限流波高
値の関係を図5に示した。
Embodiment 7 FIG. High density polyethylene (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name: HJ560) as an organic polymer
0 parts by weight, W-coated graphite particles (W
33% by weight of a coating rate of 80% and an average particle size of 10 μm, and a phenolic antioxidant (Nippon Ciba Geigy Co., Ltd.)
(Trade name: Irganox 1010) was kneaded at 200 ° C. for 15 minutes using a Labo Plastomill apparatus (trade name, manufactured by Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.). This PTC composition was formed into a 40 × 60 × 1 mm thick plate by hot pressing. A polyethylene frame was formed by injection molding around 2 mm around the plate in order to provide insulation during interruption. Next, an overcurrent interruption experiment was performed with the obtained molded plate interposed between electrodes. The room temperature resistivity (ρL) of this composition was 0.020 Ω · cm. When the room temperature resistance of this PTC element is 1.2 mΩ, 300
V, current limiting peak value (Ip) for 50 kA is 8.0 kA
showed that. FIG. 5 shows the relationship between the resistance of the PTC element and the peak current limit value at the time of overcurrent interruption.

【0032】実施例8.有機重合体として高密度ポリエ
チレン(三菱化学(株)製、商品名:HJ560)を3
0重量部、導電粒子としてTaC被覆グラファイト粒子
(TaC被覆率80%、平均粒径3μm)を33重量
部、およびフェノール系酸化防止剤(日本チバガイギー
(株)製、商品名:イルガノックス1010)を2重量
部をラボプラストミル装置((株)東洋精機製作所製、
商品名)にて200℃、15分間混練した。このPTC
組成物を熱プレスで40×60×1mm厚の板にした。
この板の周囲2mmに遮断時の絶縁を行うためにポリエ
チレンの枠を射出成形により成形した。次に得られた成
形板を電極に挟んで過電流遮断実験を行った。この組成
物の常温抵抗率(ρL)は0.020Ω・cmであっ
た。このPTC素子の室温抵抗が1.2mΩの場合、3
00V、50kAに対する限流波高値(Ip)は8.0
kAを示した。PTC素子の抵抗と過電流遮断時の限流
波高値の関係を図5に示した。
Embodiment 8 FIG. High density polyethylene (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name: HJ560) as an organic polymer
0 parts by weight, 33 parts by weight of TaC-coated graphite particles (TaC coverage 80%, average particle diameter 3 μm) as conductive particles, and a phenolic antioxidant (trade name: Irganox 1010, manufactured by Nippon Ciba Geigy Co., Ltd.) 2 parts by weight of Labo Plastomill (Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.)
(Trade name) at 200 ° C. for 15 minutes. This PTC
The composition was hot pressed into plates 40 × 60 × 1 mm thick.
A polyethylene frame was formed by injection molding around 2 mm around the plate in order to provide insulation during interruption. Next, an overcurrent interruption experiment was performed with the obtained molded plate interposed between electrodes. The room temperature resistivity (ρL) of this composition was 0.020 Ω · cm. When the room temperature resistance of this PTC element is 1.2 mΩ, 3
The current-limiting peak value (Ip) for 00 V and 50 kA is 8.0.
kA was indicated. FIG. 5 shows the relationship between the resistance of the PTC element and the peak current limit value at the time of overcurrent interruption.

【0033】実施例9.有機重合体として高密度ポリエ
チレン(三菱化学(株)製、商品名:HJ560)を3
0重量部、導電粒子としてTiB2被覆グラファイト粒
子(TiB2被覆率80%、平均粒径3μm)を33重
量部、およびフェノール系酸化防止剤(日本チバガイギ
ー(株)製、商品名:イルガノックス1010)を2重
量部をラボプラストミル装置((株)東洋精機製作所
製、商品名)にて200℃、15分間混練した。このP
TC組成物を熱プレスで40×60×1mm厚の板にし
た。この板の周囲2mmに遮断時の絶縁を行うためにポ
リエチレンの枠を射出成形により成形した。次に得られ
た成形板を電極に挟んで過電流遮断実験を行った。この
組成物の常温抵抗率(ρL)は0.020Ω・cmであ
った。このPTC素子の室温抵抗が1.2mΩの場合、
300V、50kAに対する限流波高値(Ip)は8.
0kAを示した。PTC素子の抵抗と過電流遮断時の限
流波高値の関係を図5に示した。
Embodiment 9 FIG. High density polyethylene (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name: HJ560) as an organic polymer
0 parts by weight, 33 parts by weight of TiB 2 -coated graphite particles (80% coverage of TiB 2 , average particle size of 3 μm) as conductive particles, and a phenolic antioxidant (manufactured by Nippon Ciba Geigy Co., Ltd., trade name: Irganox 1010) ) Was kneaded at 200 ° C for 15 minutes with a Labo Plastomill apparatus (trade name, manufactured by Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.). This P
The TC composition was pressed into a 40 × 60 × 1 mm thick plate by hot pressing. A polyethylene frame was formed by injection molding around 2 mm around the plate in order to provide insulation during interruption. Next, an overcurrent interruption experiment was performed with the obtained molded plate interposed between electrodes. The room temperature resistivity (ρL) of this composition was 0.020 Ω · cm. When the room temperature resistance of this PTC element is 1.2 mΩ,
The current limit peak value (Ip) for 300 V, 50 kA is 8.
It showed 0 kA. FIG. 5 shows the relationship between the resistance of the PTC element and the peak current limit value at the time of overcurrent interruption.

【0034】実施例10.有機重合体として高密度ポリ
エチレン(三菱化学(株)製、商品名:HJ560)を
30重量部、導電粒子としてZrB2被覆グラファイト
粒子(ZrB2被覆率80%、平均粒径3μm)を33
重量部、およびフェノール系酸化防止剤(日本チバガイ
ギー(株)製、商品名:イルガノックス1010)を2
重量部をラボプラストミル装置((株)東洋精機製作所
製、商品名)にて200℃、15分間混練した。このP
TC組成物を熱プレスで40×60×1mm厚の板にし
た。この板の周囲2mmに遮断時の絶縁を行うためにポ
リエチレンの枠を射出成形により成形した。次に得られ
た成形板を電極に挟んで過電流遮断実験を行った。この
組成物の常温抵抗率(ρL)は0.020Ω・cmであ
った。このPTC素子の室温抵抗が1.2mΩの場合、
300V、50kAに対する限流波高値(Ip)は8.
0kAを示した。PTC素子の抵抗と過電流遮断時の限
流波高値の関係を図5に示した。
Embodiment 10 FIG. 30 parts by weight of high-density polyethylene (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name: HJ560) as an organic polymer, and 33 ZrB 2 -coated graphite particles (ZrB 2 coverage 80%, average particle size 3 μm) as conductive particles 33
Parts by weight, and 2 parts by weight of a phenolic antioxidant (trade name: Irganox 1010, manufactured by Ciba-Geigy Japan)
The parts by weight were kneaded at 200 ° C. for 15 minutes using a Labo Plastomill apparatus (trade name, manufactured by Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.). This P
The TC composition was pressed into a 40 × 60 × 1 mm thick plate by hot pressing. A polyethylene frame was formed by injection molding around 2 mm around the plate in order to provide insulation during interruption. Next, an overcurrent interruption experiment was performed with the obtained molded plate interposed between electrodes. The room temperature resistivity (ρL) of this composition was 0.020 Ω · cm. When the room temperature resistance of this PTC element is 1.2 mΩ,
The current limit peak value (Ip) for 300 V, 50 kA is 8.
It showed 0 kA. FIG. 5 shows the relationship between the resistance of the PTC element and the peak current limit value at the time of overcurrent interruption.

【0035】実施例11.有機重合体として高密度ポリ
エチレン(三菱化学(株)製、商品名:HJ560)を
30重量部、導電粒子としてTiC被覆グラファイト粒
子(TiC被覆率80%、平均粒径3μm)を33重量
部およびフェノール系酸化防止剤(日本チバガイギー
(株)製、商品名:イルガノックス1010)を2重量
部をラボプラストミル装置((株)東洋精機製作所製、
商品名)にて200℃、15分間混練した。このPTC
組成物を熱プレスで40×60×1mm厚の板にした。
この板の周囲2mmに遮断時の絶縁を行うためにポリエ
チレンの枠を射出成形により成形した。次に得られた成
形板を電極に挟んで過電流遮断実験を行った。この組成
物の常温抵抗率(ρL)は0.020Ω・cmであっ
た。このPTC素子の室温抵抗が1.2mΩの場合、3
00V、50kAに対する限流波高値(Ip)は8.0
kAを示した。PTC素子の抵抗と過電流遮断時の限流
波高値の関係を図5に示した。
Embodiment 11 FIG. 30 parts by weight of high-density polyethylene (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name: HJ560) as an organic polymer, 33 parts by weight of TiC-coated graphite particles (TiC coverage 80%, average particle diameter 3 μm) as conductive particles, and phenol 2 parts by weight of an antioxidant (manufactured by Nippon Ciba Geigy Co., Ltd., trade name: Irganox 1010) was added to Labo Plast Mill (manufactured by Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.)
(Trade name) at 200 ° C. for 15 minutes. This PTC
The composition was hot pressed into plates 40 × 60 × 1 mm thick.
A polyethylene frame was formed by injection molding around 2 mm around the plate in order to provide insulation during interruption. Next, an overcurrent interruption experiment was performed with the obtained molded plate interposed between electrodes. The room temperature resistivity (ρL) of this composition was 0.020 Ω · cm. When the room temperature resistance of this PTC element is 1.2 mΩ, 3
The current-limiting peak value (Ip) for 00 V and 50 kA is 8.0.
kA was indicated. FIG. 5 shows the relationship between the resistance of the PTC element and the peak current limit value at the time of overcurrent interruption.

【0036】実施例12.有機重合体として高密度ポリ
エチレン(三菱化学(株)製、商品名:HJ560)を
30重量部、導電粒子としてTiN被覆グラファイト粒
子(TiN被覆率80%、平均粒径3μm)を33重量
部およびフェノール系酸化防止剤(日本チバガイギー
(株)製、商品名:イルガノックス1010)を2重量
部をラボプラストミル装置((株)東洋精機製作所製、
商品名)にて200℃、15分間混練した。このPTC
組成物を熱プレスで40×60×1mm厚の板にした。
この板の周囲2mmに遮断時の絶縁を行うためにポリエ
チレンの枠を射出成形により成形した。次に得られた成
形板を電極に挟んで過電流遮断実験を行った。この組成
物の常温抵抗率(ρL)は0.020Ω・cmであっ
た。このPTC素子の室温抵抗が1.2mΩの場合、3
00V、50kAに対する限流波高値(Ip)は8.0
kAを示した。PTC素子の抵抗と過電流遮断時の限流
波高値の関係を図5に示した。
Embodiment 12 FIG. 30 parts by weight of high-density polyethylene (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name: HJ560) as an organic polymer, 33 parts by weight of TiN-coated graphite particles (TiN coverage: 80%, average particle size: 3 μm) as conductive particles, and phenol 2 parts by weight of an antioxidant (manufactured by Nippon Ciba Geigy Co., Ltd., trade name: Irganox 1010) was added to Labo Plast Mill (manufactured by Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.)
(Trade name) at 200 ° C. for 15 minutes. This PTC
The composition was hot pressed into plates 40 × 60 × 1 mm thick.
A polyethylene frame was formed by injection molding around 2 mm around the plate in order to provide insulation during interruption. Next, an overcurrent interruption experiment was performed with the obtained molded plate interposed between electrodes. The room temperature resistivity (ρL) of this composition was 0.020 Ω · cm. When the room temperature resistance of this PTC element is 1.2 mΩ, 3
The current-limiting peak value (Ip) for 00 V and 50 kA is 8.0.
kA was indicated. FIG. 5 shows the relationship between the resistance of the PTC element and the peak current limit value at the time of overcurrent interruption.

【0037】比較例1.有機重合体として高密度ポリエ
チレン(三菱化学(株)製、商品名:HJ560)を3
0重量部、導電粒子として実施の形態で説明したのと同
様のWC被覆グラファイト粒子(WC被覆率20%、平
均粒径3μm)を33重量部、およびフェノール系酸化
防止剤(日本チバガイギー(株)製、商品名:イルガノ
ックス1010)を2重量部をラボプラストミル装置
((株)東洋精機製作所製、商品名)にて200℃、1
5分間混練した。このPTC組成物を熱プレスで40×
60×1mm厚の板にした。この板の周囲2mmに遮断
時の絶縁を行うためにポリエチレンの枠を射出成形によ
り作製した。次に得られた成形板を電極に挟んで過電流
遮断実験を行った。この組成物の常温抵抗率(ρL)は
1.000Ω・cmであった。このPTC素子の室温抵
抗は5.0mΩになり実用より高い値となった。この場
合、300V、50kAに対する限流波高値(Ip)は
5.5kAを示した。PTC素子の抵抗と過電流遮断時
の限流波高値の関係を図5に示した。
Comparative Example 1 High density polyethylene (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name: HJ560) as an organic polymer
0 parts by weight, 33 parts by weight of WC-coated graphite particles (WC coverage 20%, average particle diameter 3 μm) similar to those described in the embodiment as the conductive particles, and a phenolic antioxidant (Nippon Ciba Geigy Co., Ltd.) And 2 parts by weight of Irganox 1010) at 200.degree.
Kneaded for 5 minutes. This PTC composition is heated to 40 ×
A plate having a thickness of 60 × 1 mm was formed. A polyethylene frame was formed by injection molding to provide insulation at the time of interruption in 2 mm around the plate. Next, an overcurrent interruption experiment was performed with the obtained molded plate interposed between electrodes. The room temperature resistivity (ρL) of this composition was 1.000 Ω · cm. The room temperature resistance of this PTC element was 5.0 mΩ, which was higher than practical. In this case, the current-limiting peak value (Ip) at 300 V and 50 kA was 5.5 kA. FIG. 5 shows the relationship between the resistance of the PTC element and the peak current limit value at the time of overcurrent interruption.

【0038】比較例2.導電粒子として上記各実施例に
おけるような表面を高融点金属で被覆したグラファイト
粒子の代わりに低融点のニッケルで被覆したグラファイ
ト粒子(Ni被覆率85%、Niの融点1452℃、平
均粒径116μm、日興ファインプロダクツ(株)製)
を33重量部、有機重合体として高密度ポリエチレン
(三菱化学(株)製、商品名:HJ560)を30重量
部、およびフェノール系酸化防止剤(日本チバガイギー
(株)製、商品名:イルガノックス1010)を2重量
部をラボプラストミル装置((株)東洋精機製作所製、
商品名)にて200℃、15分間混練した。このPTC
組成物を熱プレスで40×60×1mm厚の板にした。
この板の周囲2mmに遮断時の絶縁を行うためにポリエ
チレンの枠を射出成形により成形した。次に、得られた
成形板を電極に挟んで過電流遮断実験を行った。この組
成物の常温抵抗率(ρL)は0.020Ω・cmであっ
た。このPTC素子の室温抵抗が1mΩの場合、300
V、50kAに対して遮断できなかった。 遮断が不可
能であった理由は次の通りである。低融点金属被覆グラ
ファイトを充填したPTC組成物は、大電流・高電圧下
で使用すると、内部アーク現象(導電粒子間に微小アー
クが発生する)を起こし、PTC組成物が電気破壊を起
こしたためと考えられる。内部アーク現象が起こるとそ
の熱で、PTC組成物中のニッケル粒子が溶融し、次に
ニッケル粒子同士が結合し、結合した部分に大電流が流
れ、組成物が電気破壊に至ったと考えられる。
Comparative Example 2 As the conductive particles, graphite particles coated with low melting point nickel instead of graphite particles whose surfaces are coated with high melting point metal as in each of the above examples (Ni coverage 85%, Ni melting point 1452 ° C., average particle size 116 μm, Nikko Fine Products Co., Ltd.)
33 parts by weight, 30 parts by weight of a high-density polyethylene (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name: HJ560) as an organic polymer, and a phenolic antioxidant (manufactured by Nippon Ciba-Geigy, trade name: Irganox 1010) ) With 2 parts by weight of Labo Plast Mill (manufactured by Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.)
(Trade name) at 200 ° C. for 15 minutes. This PTC
The composition was hot pressed into plates 40 × 60 × 1 mm thick.
A polyethylene frame was formed by injection molding around 2 mm around the plate in order to provide insulation during interruption. Next, an overcurrent interruption experiment was performed with the obtained molded plate interposed between electrodes. The room temperature resistivity (ρL) of this composition was 0.020 Ω · cm. When the room temperature resistance of this PTC element is 1 mΩ, 300
V failed to block 50 kA. The reason why blocking was not possible is as follows. The PTC composition filled with low melting point metal-coated graphite causes an internal arc phenomenon (a minute arc is generated between conductive particles) when used under a large current and a high voltage, and the PTC composition causes electric breakdown. Conceivable. It is considered that when the internal arc phenomenon occurs, the nickel particles in the PTC composition are melted by the heat, and then the nickel particles are bonded to each other, a large current flows in the bonded portion, and the composition is considered to be electrically damaged.

【0039】比較例3.導電粒子として高融点金属被覆
グラファイト粒子の代わりに銅粒子(融点1083℃、
比重8.96、平均粒径30μm、福田金属箔工業
(株)製)を124重量部、有機重合体として高密度ポ
リエチレン(三菱化学(株)製、商品名:HJ560)
を31重量部、およびフェノール系酸化防止剤(日本チ
バガイギー(株)製、商品名:イルガノックス101
0)を2重量部をラボプラストミル装置((株)東洋精
機製作所製、商品名)にて200℃、15分間混練し
た。このPTC組成物を熱プレスで40×60×1mm
厚の板にした。この板の周囲2mmに遮断時の絶縁を行
うためにポリエチレンの枠を射出成形により成形した。
次に得られた成形板を電極に挟んで過電流遮断実験を行
った。この組成物の常温抵抗率(ρL)は0.020Ω
・cmであった。このPTC素子の室温抵抗が1mΩの
場合、300V、50kAに対して遮断できなかった。
Comparative Example 3 Copper particles (melting point 1083 ° C.,
124 parts by weight of specific gravity 8.96, average particle diameter 30 μm, manufactured by Fukuda Metal Foil Industry Co., Ltd., and high-density polyethylene as an organic polymer (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name: HJ560)
And 31 parts by weight of a phenolic antioxidant (manufactured by Nippon Ciba Geigy Co., Ltd., trade name: Irganox 101)
2) was kneaded at 200 ° C. for 15 minutes using a Labo Plastomill apparatus (trade name, manufactured by Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.). This PTC composition is 40 × 60 × 1 mm in a hot press.
It was a thick plate. A polyethylene frame was formed by injection molding around 2 mm around the plate in order to provide insulation during interruption.
Next, an overcurrent interruption experiment was performed with the obtained molded plate interposed between electrodes. The room temperature resistivity (ρL) of this composition is 0.020Ω.
Cm. When the room temperature resistance of this PTC element was 1 mΩ, it could not be cut off at 300 V and 50 kA.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上のように、本発明の第1の構成によ
る有機PTC組成物は、表面を高融点金属で被覆したグ
ラファイト粒子を導電粒子として、この導電粒子を有機
重合体に分散させてなるので、高融点金属被覆グラファ
イトがPTC組成物として良好な電気伝導性、熱伝導性
および微小アークに対する耐溶融性を有し、優れたPT
C特性が得られる。
As described above, the organic PTC composition according to the first aspect of the present invention is obtained by dispersing the conductive particles in an organic polymer by using the graphite particles whose surfaces are coated with a high melting point metal as the conductive particles. Therefore, the high melting point metal-coated graphite has good electric conductivity, heat conductivity, and melting resistance to a minute arc as a PTC composition, and has excellent PT.
C characteristics are obtained.

【0041】また、本発明の第2の構成による有機PT
C組成物は、上記第1の構成における高融点金属は、融
点が2700℃以上の金属から選ばれた少なくとも1種
類であるので、大電流・高電圧下で高融点金属で被覆し
たグラファイト粒子が溶融しないため、素子に局部的に
導電回路が形成されることなく、PTC素子の抵抗が上
昇することにより過電流から回路が保護される。
The organic PT according to the second structure of the present invention
The C composition is such that the high melting point metal in the first configuration is at least one kind selected from metals having a melting point of 2700 ° C. or higher, so that graphite particles coated with the high melting point metal under a large current and a high voltage are used. Since the element does not melt, a conductive circuit is not locally formed in the element, and the circuit is protected from overcurrent by increasing the resistance of the PTC element.

【0042】また、本発明の第3の構成による有機PT
C組成物は、上記第2の構成における高融点金属は、
W,WC,TaC,TiC,TiN,TiB2,および
ZrB2の内の少なくともいずれか1種類を含むので、
低価格のグラファイトを主体にその表面に高価格のタン
グステンその他の金属を被覆することから電気抵抗を低
く保ち、且つ比較的廉価な導電粒子を得ることができ
る。
Further, the organic PT according to the third configuration of the present invention
The C composition has a high melting point metal in the second configuration,
W, WC, TaC, TiC, TiN, TiB 2 , and ZrB 2 .
Since the surface is coated with high-priced tungsten or other metal mainly using low-priced graphite, it is possible to keep the electric resistance low and obtain relatively inexpensive conductive particles.

【0043】また、本発明の第4の構成による有機PT
C組成物は、上記各構成において、グラファイト粒子に
対する高融点金属の被覆率が30〜100%であるの
で、常温抵抗率の低い組成物が得られる。
The organic PT according to the fourth structure of the present invention
In each of the above configurations, the C composition has a low melting point resistivity at room temperature since the coverage of the graphite particles with the high melting point metal is 30 to 100%.

【0044】また、本発明の第5の構成による有機PT
C組成物は、上記各構成において、表面を高融点金属で
被覆したグラファイト粒子の平均粒径が1〜50μmで
あるので、常温抵抗率の低い組成物が得られる。
The organic PT according to the fifth aspect of the present invention
In the C composition, the average particle size of the graphite particles whose surface is coated with the high melting point metal is 1 to 50 μm in each of the above-described configurations, so that a composition having low room temperature resistivity can be obtained.

【0045】また、本発明の第6の構成による有機PT
C組成物は、上記各構成において、表面を高融点金属で
被覆したグラファイト粒子の有機PTC組成物中の充填
量が25〜48vol%であるので、常温抵抗率の低い組
成物が得られる。
The organic PT according to the sixth aspect of the present invention
In the C composition, the filling amount of the graphite particles whose surfaces are coated with the high melting point metal in the organic PTC composition is 25 to 48 vol% in each of the above-described configurations, so that a composition having a low room temperature resistivity can be obtained.

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

【図1】 本発明の一実施の形態によるWC被覆グラフ
ァイト粒子を示し、(a)は平面図、(b),(c)は
断面図である。
FIG. 1 shows WC-coated graphite particles according to an embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view and (b) and (c) are cross-sectional views.

【図2】 WC被覆グラファイト粒子のWC被覆率とそ
のPTC組成物の常温抵抗率の関係を示す特性図であ
る。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the WC coverage of WC-coated graphite particles and the room-temperature resistivity of the PTC composition.

【図3】 WC被覆グラファイト粒子(被覆率80%)
の充填量とそのPCT組成物の常温抵抗率の関係を示す
特性図である。
FIG. 3 WC coated graphite particles (80% coverage)
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a filling amount of the PCT and a room temperature resistivity of the PCT composition.

【図4】 WC被覆グラファイト粒子(被覆率80%、
充填量31vol%)のPTC特性を示す特性図である。
FIG. 4 shows WC-coated graphite particles (80% coverage,
FIG. 4 is a characteristic diagram showing PTC characteristics when the filling amount is 31 vol%).

【図5】 実施例1〜12によるPTC素子の抵抗と限
流波高値の関係を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between the resistance of the PTC element and the current-crest peak value according to the first to twelfth examples.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 グラファイト、 2 WC。 1 graphite, 2 WC.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 曽我部 学 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 村田 士郎 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 石川 雅廣 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 高橋 知恵 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 森 貞次郎 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 林 龍也 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Manabu Sogabe 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsui Electric Co., Ltd. (72) Inventor Shiro Murata 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo 3 Rishi Electric Co., Ltd. (72) Inventor Masahiro Ishikawa 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan Mitsui Electric Co., Ltd. (72) Inventor Tomoe Takahashi 2-3-2, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo, Mitsuishi Inside Electric Co., Ltd. (72) Inventor Teijiro Mori 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsui Electric Co., Ltd. (72) Inventor Tatsuya Hayashi 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Co., Ltd. In company

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面を高融点金属で被覆したグラファイ
ト粒子を導電粒子として、この導電粒子を有機重合体に
分散させてなる有機PTC組成物。
1. An organic PTC composition comprising, as conductive particles, graphite particles whose surfaces are coated with a high melting point metal, and the conductive particles dispersed in an organic polymer.
【請求項2】 高融点金属は、融点が2700℃以上の
金属から選ばれた少なくとも1種類である請求項1記載
の有機PTC組成物。
2. The organic PTC composition according to claim 1, wherein the high melting point metal is at least one selected from metals having a melting point of 2700 ° C. or higher.
【請求項3】 高融点金属は、W,WC,TaC,Ti
C,TiN,TiB2,およびZrB2の内の少なくとも
いずれか1種類を含む請求項2記載の有機PTC組成
物。
3. The high melting point metal is W, WC, TaC, Ti.
C, TiN, TiB 2, and ZrB organic PTC composition according to claim 2 further comprising at least one type of the two.
【請求項4】 グラファイト粒子に対する高融点金属の
被覆率が30〜100%である請求項1ないし3の何れ
かに記載の有機PTC組成物。
4. The organic PTC composition according to claim 1, wherein the coverage of the graphite particles with the high melting point metal is 30 to 100%.
【請求項5】 表面を高融点金属で被覆したグラファイ
ト粒子の平均粒径が1〜50μmである請求項1ないし
4の何れかに記載の有機PTC組成物。
5. The organic PTC composition according to claim 1, wherein the average particle size of the graphite particles whose surfaces are coated with a high melting point metal is 1 to 50 μm.
【請求項6】 表面を高融点金属で被覆したグラファイ
ト粒子の有機PTC組成物中の充填量が25〜48vol
%である請求項1ないし5の何れかに記載の有機PTC
組成物。
6. An organic PTC composition having a graphite particle whose surface is coated with a high melting point metal in an amount of 25 to 48 vol.
% Of the organic PTC according to any one of claims 1 to 5.
Composition.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2005098876A1 (en) * 2004-04-03 2005-10-20 Daimlerchrysler Ag Electrical component
KR100755902B1 (en) * 1999-12-10 2007-09-06 메델라 홀딩 아게 Method for breastpumping

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