JPS6034792B2 - 発熱体 - Google Patents
発熱体Info
- Publication number
- JPS6034792B2 JPS6034792B2 JP3349177A JP3349177A JPS6034792B2 JP S6034792 B2 JPS6034792 B2 JP S6034792B2 JP 3349177 A JP3349177 A JP 3349177A JP 3349177 A JP3349177 A JP 3349177A JP S6034792 B2 JPS6034792 B2 JP S6034792B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heating element
- carbon black
- fluororubber
- value
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Resistance Heating (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ポリ※化ビニリデンまたはその共重合体とカ
ーボンブラックとフッ素ゴムの混練物からなる抵抗温度
特性が正特性を示す発熱体に関するものである。
ーボンブラックとフッ素ゴムの混練物からなる抵抗温度
特性が正特性を示す発熱体に関するものである。
従来より、結晶性高分子とカーボンブラック，グラフア
ィト等の導電性粉体を濃練し、所望の形態に成型した組
成物が正の抵抗温度係数（以下、ＰＴＣと称す）を持つ
事は米国特許第３５９１５２６号明細書，米国特許第３
６７３１２１号明細書等により知られている。
ィト等の導電性粉体を濃練し、所望の形態に成型した組
成物が正の抵抗温度係数（以下、ＰＴＣと称す）を持つ
事は米国特許第３５９１５２６号明細書，米国特許第３
６７３１２１号明細書等により知られている。
このＰＴＣ特性は抵抗体の結晶性高分子がその結晶の融
点付近において、結晶の融解に伴なう急激な体積増大の
ため、その中に分散している導電性粉体粒子の間隔が押
し拡げられ、接触抵抗が急激に増大する事によるもので
ある。
点付近において、結晶の融解に伴なう急激な体積増大の
ため、その中に分散している導電性粉体粒子の間隔が押
し拡げられ、接触抵抗が急激に増大する事によるもので
ある。
従ってＰＴＣ発熱体として実用に供される場合、樹脂は
常に融点付近の温度で使用されるために、導露体粒子の
マィグレーション等の理由で、長時間の抵抗値の安定性
に乏しく、樹脂の劣化に伴なし、使用時間とともにＰＴ
Ｃ特性が消滅すると同時に、抵抗値が著しく低下する。
常に融点付近の温度で使用されるために、導露体粒子の
マィグレーション等の理由で、長時間の抵抗値の安定性
に乏しく、樹脂の劣化に伴なし、使用時間とともにＰＴ
Ｃ特性が消滅すると同時に、抵抗値が著しく低下する。
従って安全性の面で長期間の保障が得られず、実際には
ＰＴＣ特性を示す温度よりはるかに低い温度で使用され
、ＰＴＣ特性は異常時における安全性の確保のために使
用されていた。一方、従釆のＰＴＣ特性を有する抵抗体
は、急激に上昇した抵抗値がある温度で極大値を示し、
さらに高温では再び低下する。
ＰＴＣ特性を示す温度よりはるかに低い温度で使用され
、ＰＴＣ特性は異常時における安全性の確保のために使
用されていた。一方、従釆のＰＴＣ特性を有する抵抗体
は、急激に上昇した抵抗値がある温度で極大値を示し、
さらに高温では再び低下する。
このような発熱体を使用した場合、何らかの要因でピー
ク点以上の温度に加熱されると自己温度制御機能を失な
い、逆に温度が上がる程発熱体の電流が増大し、ついに
は焼損に至るため非常に危険であった。この欠点に対し
て、最近、有機過酸化物または電子線，ガンマ−線等の
電離性放射線により、３次元架橋し樹脂の融点以上の温
度での抵抗値の降下を防止する方法が見し、出されてい
る。しかしながらこの方法は工程．コストの面で問題が
あった。また結晶性樹脂に導電性粉体を分散させたＰＴ
Ｃ発熱体では同一樹脂及び同一導電性粉体を用いた場合
、ＰＴＣ特性（一般にＱ値で表わす。
ク点以上の温度に加熱されると自己温度制御機能を失な
い、逆に温度が上がる程発熱体の電流が増大し、ついに
は焼損に至るため非常に危険であった。この欠点に対し
て、最近、有機過酸化物または電子線，ガンマ−線等の
電離性放射線により、３次元架橋し樹脂の融点以上の温
度での抵抗値の降下を防止する方法が見し、出されてい
る。しかしながらこの方法は工程．コストの面で問題が
あった。また結晶性樹脂に導電性粉体を分散させたＰＴ
Ｃ発熱体では同一樹脂及び同一導電性粉体を用いた場合
、ＰＴＣ特性（一般にＱ値で表わす。
但し、Ｔ，：微少温度範囲の低溢側，Ｌ：同高温側，Ｒ
Ｔ，：Ｔ，での抵抗値，ＲＴ２：Ｔ２での抵抗値である
）は一定のものしか得られず、同一抵抗値でＱ値の異な
る発熱体、及び同一Ｑ値で抵抗値の異なる発熱体を作製
する事はほとんど不可能であった。
Ｔ，：Ｔ，での抵抗値，ＲＴ２：Ｔ２での抵抗値である
）は一定のものしか得られず、同一抵抗値でＱ値の異な
る発熱体、及び同一Ｑ値で抵抗値の異なる発熱体を作製
する事はほとんど不可能であった。
一方、ＰＴＣ特性を有する発熱体では、部分的に抵抗値
が高い部分があると、そこに電圧が集中した温度が上昇
し、その結果として抵抗値が上昇するという特質上、部
分的に電圧集中が生じたところで発熱を起こし、他の部
分ではほとんど発熱しない。
が高い部分があると、そこに電圧が集中した温度が上昇
し、その結果として抵抗値が上昇するという特質上、部
分的に電圧集中が生じたところで発熱を起こし、他の部
分ではほとんど発熱しない。
即ち、発熱の不均一分布を生じるという性質を本質的に
有している。第１図にその様子を示す。ａは均一な発熱
状態を、またｂは不均一な発熱分布が発生した場合を示
している。このような性質は、発熱体の熱伝導率、及び
Ｑ値に大きく影響を受ける。
有している。第１図にその様子を示す。ａは均一な発熱
状態を、またｂは不均一な発熱分布が発生した場合を示
している。このような性質は、発熱体の熱伝導率、及び
Ｑ値に大きく影響を受ける。
即ち、発熱の不均一分布は、発熱体の熱伝導率が大きい
程、またＱ値が低い程発生いこくい。従って実用上、同
一の熱伝導率を示す条件ではＱ値が低い程、発熱の不均
一分布が発生いこくいが、上述のようにＱ値の調節が出
来ない場合はその発熱体が実用に供しえない事態が生じ
る。本発明はこれらの多くの欠点を一挙に解決する発熱
体を提供するものである。
程、またＱ値が低い程発生いこくい。従って実用上、同
一の熱伝導率を示す条件ではＱ値が低い程、発熱の不均
一分布が発生いこくいが、上述のようにＱ値の調節が出
来ない場合はその発熱体が実用に供しえない事態が生じ
る。本発明はこれらの多くの欠点を一挙に解決する発熱
体を提供するものである。
本発明の組成物は導電性粉体としてカーボンブラックを
、結晶性樹脂として、ポリ発化ビニリデンまたはその共
重合体を用い、それらにフッ素ゴムを濠練したものであ
る。本発明の特徴とするところは、フッ素系樹脂，フッ
素ゴムを用いた事により、長期の熱安定性に富んでいる
事、また結晶の融点以上の温度でも、抵抗値は、温度と
ともに下降しない事、そして、ポリ弗化ビニリデン及び
その共重合体とフッ素ゴムの比率を変化させる事により
、任意のＱ値及び任意の抵抗値を持った発熱体の作製が
可能な点にある。なお、カーボンブラックとしては、フ
アーネス系カーボンブラック例えばＰｒｉｎｔｅｘ Ｇ
（西独．デグサ社製），ＤｉａＢｌａｃｋ Ｇ（三菱化
成社製）等が最適であり、各成分の含有率は重量パーセ
ントで、ポリ弗化ビニリデンまたはその共重合体：１０
〜９０％，カーボンブラック：２０〜７０％，フッ素ゴ
ム５〜７０％，の範囲が最適である。
、結晶性樹脂として、ポリ発化ビニリデンまたはその共
重合体を用い、それらにフッ素ゴムを濠練したものであ
る。本発明の特徴とするところは、フッ素系樹脂，フッ
素ゴムを用いた事により、長期の熱安定性に富んでいる
事、また結晶の融点以上の温度でも、抵抗値は、温度と
ともに下降しない事、そして、ポリ弗化ビニリデン及び
その共重合体とフッ素ゴムの比率を変化させる事により
、任意のＱ値及び任意の抵抗値を持った発熱体の作製が
可能な点にある。なお、カーボンブラックとしては、フ
アーネス系カーボンブラック例えばＰｒｉｎｔｅｘ Ｇ
（西独．デグサ社製），ＤｉａＢｌａｃｋ Ｇ（三菱化
成社製）等が最適であり、各成分の含有率は重量パーセ
ントで、ポリ弗化ビニリデンまたはその共重合体：１０
〜９０％，カーボンブラック：２０〜７０％，フッ素ゴ
ム５〜７０％，の範囲が最適である。
さらに本発明の顕著な特徴は、上記で示した混練物を粉
砕し、これを溶剤に分散させたペーストを作製し、電極
を設けた基板に塗布し、乾燥させ発熱体を形成する事に
ある。
砕し、これを溶剤に分散させたペーストを作製し、電極
を設けた基板に塗布し、乾燥させ発熱体を形成する事に
ある。
これにより形成された発熱体のＱ値の長期の安定性は第
２図の曲線ｂに示す如く、曲線ｃに比較しさらに向上し
ている。これらの特性改善に対する要因は基板に密着す
る事により、機械的強度（特に融点以上での）が増加し
たためと考えられる。また熱伝導率の高い基板を用いる
事により、発熱の分布もより均一化される。従って、こ
れらに用いる基板としては、アルミナ競結体、シラス暁
結体等が最適である。 ′以下、実施例
をもとに本発明物の特徴を説明する。
２図の曲線ｂに示す如く、曲線ｃに比較しさらに向上し
ている。これらの特性改善に対する要因は基板に密着す
る事により、機械的強度（特に融点以上での）が増加し
たためと考えられる。また熱伝導率の高い基板を用いる
事により、発熱の分布もより均一化される。従って、こ
れらに用いる基板としては、アルミナ競結体、シラス暁
結体等が最適である。 ′以下、実施例
をもとに本発明物の特徴を説明する。
上述のように本発明物は結晶性樹脂として、ポリ発化ビ
ニリデンを用いており、この樹脂の結晶融点は１４０〜
１８０つ０付近であり、Ｑ値は、この温度付近で最大値
を示すが、この樹脂は、この温度付近では軟化せず２３
０ＣＯ付近まで高い粘度を示す。
ニリデンを用いており、この樹脂の結晶融点は１４０〜
１８０つ０付近であり、Ｑ値は、この温度付近で最大値
を示すが、この樹脂は、この温度付近では軟化せず２３
０ＣＯ付近まで高い粘度を示す。
また分解温度が３００ｑｏ以上であり、実使用温度（１
５０〜１８０３０）付近では長期間に渡ってほとんど劣
化を起こさない特徴がある。またフッ素ゴムも同様にこ
の温度域（１５０〜１８０ｏｏ）では粘度も高く、劣化
も起さない。従って結晶融点付近で発熱体として使用し
ても、長期間抵抗値，Ｑ値は安定している。その様子を
第２図にＱ値の安定性について、ポリエチレン系発熱性
と比較している。以下に各試料の製法．組成を示す。第
２図中ａの試料は、 ポリ弗化ビニリデン：ＫＦ−１０００（呉羽化学社製）
雛重量％カーボンブラ
ック：ＤｉａＢｌａｃｋ○（三菱化成社製）
４５重量％フッ素ゴム：バィトン
Ｂ（デュポン社製）２２重量％ を熱ローラにより２び分間混線し、厚さ１側，中２０ｃ
の，電極間距離２５ｃｍに成型したシートである。
５０〜１８０３０）付近では長期間に渡ってほとんど劣
化を起こさない特徴がある。またフッ素ゴムも同様にこ
の温度域（１５０〜１８０ｏｏ）では粘度も高く、劣化
も起さない。従って結晶融点付近で発熱体として使用し
ても、長期間抵抗値，Ｑ値は安定している。その様子を
第２図にＱ値の安定性について、ポリエチレン系発熱性
と比較している。以下に各試料の製法．組成を示す。第
２図中ａの試料は、 ポリ弗化ビニリデン：ＫＦ−１０００（呉羽化学社製）
雛重量％カーボンブラ
ック：ＤｉａＢｌａｃｋ○（三菱化成社製）
４５重量％フッ素ゴム：バィトン
Ｂ（デュポン社製）２２重量％ を熱ローラにより２び分間混線し、厚さ１側，中２０ｃ
の，電極間距離２５ｃｍに成型したシートである。
ｂの試料はａの混糠物を粉砕したものをィソホロン及び
バィトンの２５％メチルエチルケトン溶液に混練物２の
重量％，ィソホロン７■重量％，バイトン溶液１０％の
割合になるよう分散させて得たペーストをァルミナ基板
に印刷塗布し、２５０℃で乾燥焼付けた発熱体である。
ｃは比較試料でポリエチレン（ハイゼツクス） ５の
重量％カーボンブラック（ダイアブラックＧ，三菱化成
社製） ５の重量％を混練し
、シート状に成型した発熱体である。
バィトンの２５％メチルエチルケトン溶液に混練物２の
重量％，ィソホロン７■重量％，バイトン溶液１０％の
割合になるよう分散させて得たペーストをァルミナ基板
に印刷塗布し、２５０℃で乾燥焼付けた発熱体である。
ｃは比較試料でポリエチレン（ハイゼツクス） ５の
重量％カーボンブラック（ダイアブラックＧ，三菱化成
社製） ５の重量％を混練し
、シート状に成型した発熱体である。
また本発明の組成物はフッ素系樹脂，及びフッ素系ゴム
を使用しているため、上記のごとく安定性が良いばかり
でなく、異常使用により高温で放置された場合、一般の
ＰＴＣ発熱体では樹脂が劣化し最終的には炭化まで進み
抵抗値が低下するため危険であるが、本組成物では、樹
脂，ゴム中のフッ素が高温ではカーボンブラックと反応
し、抵抗値が著しく増加し、実使用時に安全側に働くと
いう大きな利点を有している。第３図にポリエチレン系
発熱体，１５０００放置と比較している。ａは１８００
０，ｂは２００００，ｃは２２０ｏ０放置における常温
抵抗値の経時変化を示す。ａ，ｂ，ｃの試験試料は、第
２図のｂと同一である。図からわかるように２２０００
放置では２００斑時間から抵抗が大きく増加しているが
１８０，２００００放置は、安定している。一方、ポリ
エチレン系発熱体では抵抗値が低下している。また、本
発明の発熱体は最大Ｑ値を示す温度域以上でも抵抗値は
、温度と共に下降せず上昇する。
を使用しているため、上記のごとく安定性が良いばかり
でなく、異常使用により高温で放置された場合、一般の
ＰＴＣ発熱体では樹脂が劣化し最終的には炭化まで進み
抵抗値が低下するため危険であるが、本組成物では、樹
脂，ゴム中のフッ素が高温ではカーボンブラックと反応
し、抵抗値が著しく増加し、実使用時に安全側に働くと
いう大きな利点を有している。第３図にポリエチレン系
発熱体，１５０００放置と比較している。ａは１８００
０，ｂは２００００，ｃは２２０ｏ０放置における常温
抵抗値の経時変化を示す。ａ，ｂ，ｃの試験試料は、第
２図のｂと同一である。図からわかるように２２０００
放置では２００斑時間から抵抗が大きく増加しているが
１８０，２００００放置は、安定している。一方、ポリ
エチレン系発熱体では抵抗値が低下している。また、本
発明の発熱体は最大Ｑ値を示す温度域以上でも抵抗値は
、温度と共に下降せず上昇する。
その様子をポリエチレン系発熱体と比較して第４図に示
す。図中、ａはポリ弗化ビニリデン（ＫＦ−１０００，
呉羽化学社製） ４の
重量％カーボンブラック（ダイアブラックＧ，三菱化成
社製） ５の重量％フッ素ゴ
ム（バィトンＢ．デュポン社製）１の重量％ を上記の割合で熱ローラにより混練し、粉砕したものを
イソホロン及びバイトソ２５％メチルエチルチトン溶液
に混練物２の重量％，ィソホロン７の重量％，バイトン
溶液４の重量％になるよう分散させたペーストをァルミ
ナ基板に印刷し、乾燥させたものについての特性であり
、ｂはａのペーストに、フッ素ゴムの架橋剤として、ダ
イアック＃３，酸化マグネシウム粉末をバィトン溶液に
対して、それぞれ２％，６％添加したペーストをアルミ
ナ基板に印刷し、乾燥させたものについての特性である
。
す。図中、ａはポリ弗化ビニリデン（ＫＦ−１０００，
呉羽化学社製） ４の
重量％カーボンブラック（ダイアブラックＧ，三菱化成
社製） ５の重量％フッ素ゴ
ム（バィトンＢ．デュポン社製）１の重量％ を上記の割合で熱ローラにより混練し、粉砕したものを
イソホロン及びバイトソ２５％メチルエチルチトン溶液
に混練物２の重量％，ィソホロン７の重量％，バイトン
溶液４の重量％になるよう分散させたペーストをァルミ
ナ基板に印刷し、乾燥させたものについての特性であり
、ｂはａのペーストに、フッ素ゴムの架橋剤として、ダ
イアック＃３，酸化マグネシウム粉末をバィトン溶液に
対して、それぞれ２％，６％添加したペーストをアルミ
ナ基板に印刷し、乾燥させたものについての特性である
。
ｃは比較試料であり、第２図中ｃと同様のポリエチレン
系ＰＴＣ発熱体である。ａでは、２００〜２２０００で
抵抗値は上昇し、それ以上では、ほぼ一定となっている
が、ｂでは、２２０り０以上の温度でも抵抗値は上昇傾
向にある。ｃは、１２０００以上の温度で降下している
。以上のように、ａでも充分なＰＴＣ特性を有するが、
架橋剤によりフッ素ゴムを三次元架橋させてやることに
よりさらにＰＴＣ特性は向上する。
系ＰＴＣ発熱体である。ａでは、２００〜２２０００で
抵抗値は上昇し、それ以上では、ほぼ一定となっている
が、ｂでは、２２０り０以上の温度でも抵抗値は上昇傾
向にある。ｃは、１２０００以上の温度で降下している
。以上のように、ａでも充分なＰＴＣ特性を有するが、
架橋剤によりフッ素ゴムを三次元架橋させてやることに
よりさらにＰＴＣ特性は向上する。
さらに本発明の特徴は、フッ素ゴムを混合する事により
、任意の抵抗値では任意のＱ値の発熱体が提供できる事
である。即ちバィトンと樹脂対カーボンブラックの比率
を一定にして、バィトン対樹脂の比率を変化させた時、
表一１に示すごとく、バィトン比率を上げる程Ｑ値は低
下する。表 一 Ｉ但し、 Ｒ：ポリ弗化ビニリデン（ＫＦ−１０００：呉羽化学社
製）Ｂ：フッ素ゴム（バィトン：デュポン社製）Ｃ：カ
ーボンブラック（ダイアブラックＧ：三菱化成社製）こ
の表に示されるごとくＲ／Ｂ比を変更する事により所望
のＱ値を有する発熱体を作製する事が出来る。
、任意の抵抗値では任意のＱ値の発熱体が提供できる事
である。即ちバィトンと樹脂対カーボンブラックの比率
を一定にして、バィトン対樹脂の比率を変化させた時、
表一１に示すごとく、バィトン比率を上げる程Ｑ値は低
下する。表 一 Ｉ但し、 Ｒ：ポリ弗化ビニリデン（ＫＦ−１０００：呉羽化学社
製）Ｂ：フッ素ゴム（バィトン：デュポン社製）Ｃ：カ
ーボンブラック（ダイアブラックＧ：三菱化成社製）こ
の表に示されるごとくＲ／Ｂ比を変更する事により所望
のＱ値を有する発熱体を作製する事が出来る。
なお、上言己実施例ではポリ弗化ビニリデンを用いたが
、発化ビニリデンとパーフルオロェチレン英重合体，弗
化ビニリデンとエチレンの共重合体でも同様の効果が得
られる。
、発化ビニリデンとパーフルオロェチレン英重合体，弗
化ビニリデンとエチレンの共重合体でも同様の効果が得
られる。
以上の実施例での説明から明らかなように本発明による
発熱体は、従釆の同様な発熱体に比べ実用面、特に長期
の安定性及び安全性の面で飛躍的な性能向上が得られた
画期的なものである。
発熱体は、従釆の同様な発熱体に比べ実用面、特に長期
の安定性及び安全性の面で飛躍的な性能向上が得られた
画期的なものである。
第１図はＰＴＣ発熱体の発熱分布の様子を示す図、第２
図は本発明組成物でのＱ値の安定性を従来例と比較した
図、第３図は本発明組成物の高温放置時の室温抵抗値の
変動を示す図、第４図は本発明組成物のＰＴＣ特性を示
す図である。 第１図 第２図 第３図 第４図
図は本発明組成物でのＱ値の安定性を従来例と比較した
図、第３図は本発明組成物の高温放置時の室温抵抗値の
変動を示す図、第４図は本発明組成物のＰＴＣ特性を示
す図である。 第１図 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ポリ弗化ビニリデンまたはその共重合体とカーボン
ブラツクとフツ素ゴムの混練物からなる正抵抗温度特性
を有する発熱体。 ２ 前記カーボンブラツクは、フアーネス系カーボンブ
ラツクにより構成したことを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の発熱体。 ３ 前記発熱体組成物は、含有率が重量パーセントでポ
リ弗化ビニリデン１０〜９０％，カーボンブラツク２０
〜７０％。 フツ素ゴム５〜７０％の範囲にある事を特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の発熱体。４ ポリ弗化ビニリ
デンまたはその共重合体とカーボンブラツクとフツ素ゴ
ムの混練物からなる組成物を粉砕し、溶剤に分散させて
得たペーストを、電極を設けた基板に塗布乾燥して構成
した正抵抗温度特性を有する発熱体。 ５ 前記基板は、アルミナ焼結基板、あるいはシラス焼
結基板により構成したことを特徴とする特許請求の範囲
第４項に記載の発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3349177A JPS6034792B2 (ja) | 1977-03-25 | 1977-03-25 | 発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3349177A JPS6034792B2 (ja) | 1977-03-25 | 1977-03-25 | 発熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53117836A JPS53117836A (en) | 1978-10-14 |
| JPS6034792B2 true JPS6034792B2 (ja) | 1985-08-10 |
Family
ID=12388018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3349177A Expired JPS6034792B2 (ja) | 1977-03-25 | 1977-03-25 | 発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6034792B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5667192A (en) * | 1979-11-07 | 1981-06-06 | Hitachi Cable | Self temperature controllable heater |
| JPH0335653Y2 (ja) * | 1984-12-14 | 1991-07-29 | ||
| US4818439A (en) * | 1986-01-30 | 1989-04-04 | Sunbeam Corporation | PTC compositions containing low molecular weight polymer molecules for reduced annealing |
-
1977
- 1977-03-25 JP JP3349177A patent/JPS6034792B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53117836A (en) | 1978-10-14 |
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