JPS592693B2 - 正温度係数特性を有する導電性重合体組成物並びにこれを用いたヒ−タ - Google Patents
正温度係数特性を有する導電性重合体組成物並びにこれを用いたヒ−タInfo
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- JPS592693B2 JPS592693B2 JP8425579A JP8425579A JPS592693B2 JP S592693 B2 JPS592693 B2 JP S592693B2 JP 8425579 A JP8425579 A JP 8425579A JP 8425579 A JP8425579 A JP 8425579A JP S592693 B2 JPS592693 B2 JP S592693B2
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- Japan
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- graphite
- weight
- parts
- polymer composition
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、その抵抗値がある特定の濃度領域に達すると
、急激に正の温度係数に従つて増大する性質を示す導電
性重合体組成物並びにこれを用いた自己温度制御作用を
発揮するヒータに関する。
、急激に正の温度係数に従つて増大する性質を示す導電
性重合体組成物並びにこれを用いた自己温度制御作用を
発揮するヒータに関する。
これまでプラントや寒冷地や凍結防止や保温のためのヒ
ータとしてニクロム線や無機絶縁電線（導体および外部
導体の間に酸化マグネシウムなどの絶縁性粉体を充填し
た構造）が使用されてきた。しかし、これらは電圧が一
定である限りー定の出力を保持しており、エネルギーを
大量に消費する欠点があつた。そのため出力が漉度によ
つて変化する特性すなわち自己温度制御作用を有するヒ
ータができれば省エネルギー化をはかることが可能にな
り、工業５ 的な寄与は極めて大きいものと考える。
ータとしてニクロム線や無機絶縁電線（導体および外部
導体の間に酸化マグネシウムなどの絶縁性粉体を充填し
た構造）が使用されてきた。しかし、これらは電圧が一
定である限りー定の出力を保持しており、エネルギーを
大量に消費する欠点があつた。そのため出力が漉度によ
つて変化する特性すなわち自己温度制御作用を有するヒ
ータができれば省エネルギー化をはかることが可能にな
り、工業５ 的な寄与は極めて大きいものと考える。
自己温度制御作用を発揮するヒータに要求される性能と
しては、（１）その抵抗値がある特定の濃度領域に達す
ると急激に正の濃度係数に従つて増大する性質（以下Ｐ
ＣＴ特性と略称する）を示すこと。１０（２）製造条件
や使用条件に左右されずに抵抗安定性にすぐれているこ
と。
しては、（１）その抵抗値がある特定の濃度領域に達す
ると急激に正の濃度係数に従つて増大する性質（以下Ｐ
ＣＴ特性と略称する）を示すこと。１０（２）製造条件
や使用条件に左右されずに抵抗安定性にすぐれているこ
と。
（３）制御しようとする温度付近で明瞭な抵抗変化を示
すこと。
すこと。
などがあげられる。また経済性も１つの要因となる。
セラミックや１５半導体は高価であるので特殊の用途に
よつては使用されているものの一般の用途には適用では
ない。そのため我々はポリマ材料をベースとして自己湿
度制御作用を発揮するヒータを開発しようとした。ポリ
マにＰＴＣ特性を付与する方法としては、導２０電性カ
ー−ポンプラックを添加する、金属粉末を添加する等が
公知である。しかし前者は鎖構造（ストラクチャ）を形
成することによる導電路をつくることによつてＰＴＣ特
性をもたせるものであるが、製造条件によつて抵抗変化
を受けやすいとい２５う致命的な欠点があつた。一方、
金属粉末を添加する方法はポリマの熱劣化を促進したり
、水の侵入によつて腐食するなどの難点がある。
よつては使用されているものの一般の用途には適用では
ない。そのため我々はポリマ材料をベースとして自己湿
度制御作用を発揮するヒータを開発しようとした。ポリ
マにＰＴＣ特性を付与する方法としては、導２０電性カ
ー−ポンプラックを添加する、金属粉末を添加する等が
公知である。しかし前者は鎖構造（ストラクチャ）を形
成することによる導電路をつくることによつてＰＴＣ特
性をもたせるものであるが、製造条件によつて抵抗変化
を受けやすいとい２５う致命的な欠点があつた。一方、
金属粉末を添加する方法はポリマの熱劣化を促進したり
、水の侵入によつて腐食するなどの難点がある。
本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解３０消す
ることが出来、しかも良好なＰＴＣ特性を発現する導電
性重合体組成物並びにこれを用いたヒータを提供するこ
とにある。
ることが出来、しかも良好なＰＴＣ特性を発現する導電
性重合体組成物並びにこれを用いたヒータを提供するこ
とにある。
本発明の要旨は、ポリマ（ゴム或はプラスチック）に導
電性カーボンブラックとグラファイトを３５組合せて配
合した混和物を用いたことにある。
電性カーボンブラックとグラファイトを３５組合せて配
合した混和物を用いたことにある。
ここで、ポリマとは一般に広範に使用されている高分子
材料を指すものであり、ポリエチレン、ポリプロピレン
、エチレン一酢酸ビニル等のエチレン共重合体、エチレ
ン−プロピレンゴム、ポリスチレンおよびその共重合体
、ポリ四フツ化エチレン、ポリ六フツ化エチレン、ポリ
フツ化ビニリデン等のフツ素樹脂、フツ素ゴム、シリコ
ーンコム、ポリカーボネート、ポリエステル、アクリル
ゴム、クロロプレンゴム、ポリウレタンゴム、ポリ塩化
ビニル等があげられるが、これらに限定されない。
材料を指すものであり、ポリエチレン、ポリプロピレン
、エチレン一酢酸ビニル等のエチレン共重合体、エチレ
ン−プロピレンゴム、ポリスチレンおよびその共重合体
、ポリ四フツ化エチレン、ポリ六フツ化エチレン、ポリ
フツ化ビニリデン等のフツ素樹脂、フツ素ゴム、シリコ
ーンコム、ポリカーボネート、ポリエステル、アクリル
ゴム、クロロプレンゴム、ポリウレタンゴム、ポリ塩化
ビニル等があげられるが、これらに限定されない。
これらのポリマを単独もしくは２種以上組合わせて使用
することができる。導電性カーボンブラツクとしては、
アセチレンブラツクおよびフアーネスブラツクで、表面
積が大きいもの、例えばバルカンＸＣ−７２，Ｃ，ＳＣ
（いずれもギアポット社製品）、ケツチエンブラツクＥ
Ｃ（アクゾ社製品）、ＨＳ−５００（旭カーボン社製品
）などがあげられる。
することができる。導電性カーボンブラツクとしては、
アセチレンブラツクおよびフアーネスブラツクで、表面
積が大きいもの、例えばバルカンＸＣ−７２，Ｃ，ＳＣ
（いずれもギアポット社製品）、ケツチエンブラツクＥ
Ｃ（アクゾ社製品）、ＨＳ−５００（旭カーボン社製品
）などがあげられる。
一方、グラフアイトは天然グラフアイトおよび合成グラ
フアイトのいずれであつても構わない。
フアイトのいずれであつても構わない。
導電性カーポンおよびグラフアイトの添加量は極めて重
要である。しかしポリマの種類、導電性カーポンプラツ
クの種類によつて変動するので一義的にきめることは困
難である。導電性カーボンブラツクについては表面積や
粒子の形態が影響する。例えばアセチレンブラツク（表
面積７０ジＱは２０〜５０重量部添加するとＰＴＣ特性
が得られるし、ケツチエンブラツクＥＣ（表面積１００
０ｍ２／９）の場合には５〜３０重量部の範囲で同様な
効果が認められる。また同一表面積をもつてはカーポン
プラツクでも表面の活性基や形態のちがいによつて添加
量が異なる。
要である。しかしポリマの種類、導電性カーポンプラツ
クの種類によつて変動するので一義的にきめることは困
難である。導電性カーボンブラツクについては表面積や
粒子の形態が影響する。例えばアセチレンブラツク（表
面積７０ジＱは２０〜５０重量部添加するとＰＴＣ特性
が得られるし、ケツチエンブラツクＥＣ（表面積１００
０ｍ２／９）の場合には５〜３０重量部の範囲で同様な
効果が認められる。また同一表面積をもつてはカーポン
プラツクでも表面の活性基や形態のちがいによつて添加
量が異なる。
ポリマの種類や導電性カーボンブラツクの種類を勘案す
ると３〜５０重量部の範囲を用いることが好ましい。
ると３〜５０重量部の範囲を用いることが好ましい。
一方グラフアイトは、５〜３０重量部の範囲で用いるこ
とが望ましい。
とが望ましい。
導電性カーポンプラツクの場合、添加量が少なすぎると
抵抗値が大きすぎて発熱しなくなる。
抵抗値が大きすぎて発熱しなくなる。
逆に多くなると抵抗が低くなると同時に、抵抗値の温度
依存性がなくなりＰＴＣ特性を示さなくなる。グラフア
イトは抵抗を小さくする作用は導電性カーボンブラツク
に比較して極めて少ない。しかし加工条件などの変動に
よる抵抗変化は極めて少ない特徴を有することがわかつ
た。グラフアイトの添加量が少ないと抵抗安定作用が十
分な効果を発揮できず、逆に多すぎるとポリマの物性や
加工性を著しく損なうことがわかつた。
依存性がなくなりＰＴＣ特性を示さなくなる。グラフア
イトは抵抗を小さくする作用は導電性カーボンブラツク
に比較して極めて少ない。しかし加工条件などの変動に
よる抵抗変化は極めて少ない特徴を有することがわかつ
た。グラフアイトの添加量が少ないと抵抗安定作用が十
分な効果を発揮できず、逆に多すぎるとポリマの物性や
加工性を著しく損なうことがわかつた。
なお、必要に応じて酸化防止剤、防錆剤、安定剤、可塑
剤、滑剤、金属不活性化剤（例えば銅害防止剤）等を添
加しても一向に差し支えない。また強度を保持させるた
め充填剤や繊維等を加えることも可能であり、場合によ
つては金属を添加してもよい。なお、ポリマはそのま＼
使用してもよいし、加熱変形を防止するため、適当な方
法で架橋してもよい。
剤、滑剤、金属不活性化剤（例えば銅害防止剤）等を添
加しても一向に差し支えない。また強度を保持させるた
め充填剤や繊維等を加えることも可能であり、場合によ
つては金属を添加してもよい。なお、ポリマはそのま＼
使用してもよいし、加熱変形を防止するため、適当な方
法で架橋してもよい。
架橋方法としては公知の電子線照射、有機過酸化物や硫
黄等による化学架橋、さらにシラングラフト一水架橋法
等が用いられる。
黄等による化学架橋、さらにシラングラフト一水架橋法
等が用いられる。
ＰＴＣ特性を発現する重合体組成物はそのままでも用い
られるが、安全上、外層にゴムやプラスチツクの絶縁体
やシース、さらに機械的保護を付与するため金属編組や
ガラス繊維編組等を用いてもよいっ以下に本発明の実施
例を比較例と共に説明する。
られるが、安全上、外層にゴムやプラスチツクの絶縁体
やシース、さらに機械的保護を付与するため金属編組や
ガラス繊維編組等を用いてもよいっ以下に本発明の実施
例を比較例と共に説明する。
実施例 １エチレン一酢酸ビニル共重合体（酢酸ビニル
量１４％、ＭＩ−１５）１００重量部に対して、アセチ
レンブラツク３５重量部、グラフアイト１０重駄部を加
え、さらに酸化防止剤として４，４″−チオビス（６−
ターシヤリ一ｍ−クレゾーノリを０．２重量部、架橋剤
としてジキユミルパーオキサイドを２５重量部加えた。
量１４％、ＭＩ−１５）１００重量部に対して、アセチ
レンブラツク３５重量部、グラフアイト１０重駄部を加
え、さらに酸化防止剤として４，４″−チオビス（６−
ターシヤリ一ｍ−クレゾーノリを０．２重量部、架橋剤
としてジキユミルパーオキサイドを２５重量部加えた。
この混和物Ｃを４０關押出機で第１図のような構造の形
、すなわち平行配置した２本の電極導体１，１″を共通
被覆した形となるように押出成形し、１５１＜ｇ／（−
ｄの水蒸気圧で架橋した。
、すなわち平行配置した２本の電極導体１，１″を共通
被覆した形となるように押出成形し、１５１＜ｇ／（−
ｄの水蒸気圧で架橋した。
第２図に示すように２本の電極導体１，『間に電源Ｓを
接続し１００Ｖの電圧を印加した結果、５０℃の一定発
熱温度が得られた。なお、混練温度、時間、押出渦度、
押出圧力等゛の加工条件を変化させても変動は少なく、
発熱搗度の最高値と最低値間の範囲は１０℃以内であつ
た。
接続し１００Ｖの電圧を印加した結果、５０℃の一定発
熱温度が得られた。なお、混練温度、時間、押出渦度、
押出圧力等゛の加工条件を変化させても変動は少なく、
発熱搗度の最高値と最低値間の範囲は１０℃以内であつ
た。
実施例 ２
ポリエチレン（密度−０．９４、ＭＩ＝５）１００重量
部に対して、ケツチエンブラツクＥＣｌＯ重量部、グラ
フアイト５重量部を加え、酸化防止剤としてポリ２，２
，４，トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン１．０重
量部を加えた。
部に対して、ケツチエンブラツクＥＣｌＯ重量部、グラ
フアイト５重量部を加え、酸化防止剤としてポリ２，２
，４，トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン１．０重
量部を加えた。
押出機によつて第１図の形状に成形した後、電子線を用
いて１０Ｍｒａｄで照射架橋した。
いて１０Ｍｒａｄで照射架橋した。
１００印加した場合、６０℃の一定発熱温度が得られ、
加工条件によるバラツキも１０℃以内であつた。
加工条件によるバラツキも１０℃以内であつた。
実施例 ３
ポリブチレンテレフタレート樹脂１００重量部に、ケツ
チエンブラツクＥＣｌＯ重量部、グラフアイト５重量部
を添加し、酸化防止剤として４，４′−チオビス（６−
ターシヤリ一ｍクレゾール）を０．３重量部を配合した
。
チエンブラツクＥＣｌＯ重量部、グラフアイト５重量部
を添加し、酸化防止剤として４，４′−チオビス（６−
ターシヤリ一ｍクレゾール）を０．３重量部を配合した
。
押出機によつて第１図の形状に成形した。
１００印加した場合、９『Ｃの一定発熱温度が得られ、
加工条件によるバラツキも１『Ｃ以内であつた。
加工条件によるバラツキも１『Ｃ以内であつた。
比較例 １
実施例１でアセチレンブラツクを４５重量部添加し、グ
ラフアイトは添加しなかつた。
ラフアイトは添加しなかつた。
他の条件はすべて実施例１と同様である。
１００印加したとき５０１Ｃの一定発熱温度が得られた
。
。
しかし加工条件の変動が大きく、バラツキは２０℃程度
にも達した。比較例 ２ 実施例１でグラフアイトを６０重量部添加し、導電性カ
ーボンブラツクは添加しなかつた。
にも達した。比較例 ２ 実施例１でグラフアイトを６０重量部添加し、導電性カ
ーボンブラツクは添加しなかつた。
他の条件はすべて実施例１と同様である。１００Ｖ印加
したとき一定発熱温度が得られ、その後抵抗変化が生じ
、自己淵度制御作用を発揮した。
したとき一定発熱温度が得られ、その後抵抗変化が生じ
、自己淵度制御作用を発揮した。
しかし、くり返し課電しているうちに、抵抗変化が生じ
なくなり、自己温度制御作を発揮しなくなつた。
なくなり、自己温度制御作を発揮しなくなつた。
すなわち、くり返し課電時の安定性が悪く、バラツキも
１０℃以上であつた。
１０℃以上であつた。
本発明の組成物を用いたヒータの電極導体は、単線また
は撚線構造でもよいし、平板構造のものでもよい。
は撚線構造でもよいし、平板構造のものでもよい。
形状についても２本の線が平行に配列してもよいし、必
要によつては３本以上の線または平板を平行に配列させ
てもよい。
要によつては３本以上の線または平板を平行に配列させ
てもよい。
また形状によつては渦巻状等の曲線になるような構造で
もよい６すなわち、電極導体の形状によらず本発明の組
成物はＰＴＣ特性を有するため自己温度制御作用を発揮
するヒータとして作動する。
もよい６すなわち、電極導体の形状によらず本発明の組
成物はＰＴＣ特性を有するため自己温度制御作用を発揮
するヒータとして作動する。
ＰＴＣ特性を有し、自己温度制御作用を発揮す・るヒー
タは従来のニクロム線や無機絶縁電線に比較してエネル
ギー損失が極めて少ないという特徴を有する。
タは従来のニクロム線や無機絶縁電線に比較してエネル
ギー損失が極めて少ないという特徴を有する。
したがつて、電力費が著しく低減できる。
本発明の導電性カーボンブラツタとグラフアイトの組合
せが効果を生ずる理由としては、導電性カーボンブラツ
クは表面に活性基を有するため、鎖状構造（ストラクチ
ヤ）を形成しやすいことが知られており、これが抵抗を
小さくすることに寄与している。
せが効果を生ずる理由としては、導電性カーボンブラツ
クは表面に活性基を有するため、鎖状構造（ストラクチ
ヤ）を形成しやすいことが知られており、これが抵抗を
小さくすることに寄与している。
しかし鎖状構造は加工条件で変動しやすく安定した特性
（特に抵抗安定性）は得られない。これに対してグラフ
アイトは結晶構造を有するうえ、表面に活性基を、もた
ないので鎖状構造を形成しない。
（特に抵抗安定性）は得られない。これに対してグラフ
アイトは結晶構造を有するうえ、表面に活性基を、もた
ないので鎖状構造を形成しない。
したがつて抵抗を小さくする効果は極めて少ない。
しかし、両者を併用すれば、グラフアイトが導電性カー
ポンプラツクの間隙にはいることによつて導電性カーボ
ンブラツクの鎖状構造を適度に制御する作用を示すこと
が考えられる。
ポンプラツクの間隙にはいることによつて導電性カーボ
ンブラツクの鎖状構造を適度に制御する作用を示すこと
が考えられる。
第１図は、本発明の自己温度制御作用を発揮するヒータ
の一実施例を示す断面図、第２図は第１図のヒータの発
熱特性の試験方法を示す説明図である。 １，１５：電極導体、Ｃ：ＰＴＣ特性を発現する混和物
、Ｓ：電源。
の一実施例を示す断面図、第２図は第１図のヒータの発
熱特性の試験方法を示す説明図である。 １，１５：電極導体、Ｃ：ＰＴＣ特性を発現する混和物
、Ｓ：電源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ポリマに導電性カーボンブラックおよびグラファイ
トを組合せて添加することにより構成した正温度係数特
性を有する導電性重合体組成物。 ２ ポリマに導電性カーボンブラックおよびグラファイ
トを組合せて添加することにより構成した正温度係数特
性を有する重合体組成物と、この組成物と一体化してい
る電極とを備えているヒータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8425579A JPS592693B2 (ja) | 1979-07-03 | 1979-07-03 | 正温度係数特性を有する導電性重合体組成物並びにこれを用いたヒ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8425579A JPS592693B2 (ja) | 1979-07-03 | 1979-07-03 | 正温度係数特性を有する導電性重合体組成物並びにこれを用いたヒ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS568443A JPS568443A (en) | 1981-01-28 |
| JPS592693B2 true JPS592693B2 (ja) | 1984-01-20 |
Family
ID=13825342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8425579A Expired JPS592693B2 (ja) | 1979-07-03 | 1979-07-03 | 正温度係数特性を有する導電性重合体組成物並びにこれを用いたヒ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS592693B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011228308A (ja) * | 2005-07-06 | 2011-11-10 | Suntech Co Ltd | 面状発熱体の製造方法およびそれにより製造された面状発熱体 |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58222135A (ja) * | 1982-06-19 | 1983-12-23 | Nippon Steel Chem Co Ltd | 導電性樹脂組成物 |
| JPS5996142A (ja) * | 1982-11-24 | 1984-06-02 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | 導電性樹脂組成物 |
| JPS6031539A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-18 | Toshiba Corp | Ｐｔｃ特性を有する有機導電性組成物 |
| JPS6090235A (ja) * | 1983-10-21 | 1985-05-21 | Hitachi Cable Ltd | 導電性クロロプレンゴム組成物 |
| JPH065110B2 (ja) * | 1984-05-22 | 1994-01-19 | エヌオーケー株式会社 | 導電性オイルシ−ル |
| JPS60262856A (ja) * | 1984-06-11 | 1985-12-26 | Fujikura Ltd | 導電性重合体組成物並びにこれを用いたヒ−タ− |
| JPS6140360A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-26 | Nitto Electric Ind Co Ltd | 導電性樹脂組成物および該組成物を用いた電流制限素子 |
| JPS61140092A (ja) * | 1984-12-11 | 1986-06-27 | 松下電器産業株式会社 | 発熱体 |
| JPH0335653Y2 (ja) * | 1984-12-14 | 1991-07-29 | ||
| JPS61181860A (ja) * | 1985-02-06 | 1986-08-14 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | 自己温度制御性導電性重合体組成物 |
| JPS61181859A (ja) * | 1985-02-06 | 1986-08-14 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | 正の温度係数特性を有する導電性重合体組成物 |
| JPS6242402A (ja) * | 1986-08-11 | 1987-02-24 | 日東電工株式会社 | 電流制限素子 |
| US4880577A (en) * | 1987-07-24 | 1989-11-14 | Daito Communication Apparatus Co., Ltd. | Process for producing self-restoring over-current protective device by grafting method |
| JPH028258A (ja) * | 1988-06-28 | 1990-01-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 自己温度制御発熱体組成物 |
| JP2876125B2 (ja) * | 1988-09-21 | 1999-03-31 | ティーディーケイ株式会社 | 低抵抗ｐｔｃ素子 |
| KR100341115B1 (ko) * | 2000-03-30 | 2002-06-20 | 권문구 | 수가교 방식을 이용하여 피티씨 조성물의 피티씨 특성을제어하는 방법 |
-
1979
- 1979-07-03 JP JP8425579A patent/JPS592693B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011228308A (ja) * | 2005-07-06 | 2011-11-10 | Suntech Co Ltd | 面状発熱体の製造方法およびそれにより製造された面状発熱体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS568443A (en) | 1981-01-28 |
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