JPS63184303A - Ｐｔｃ組成物の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気材料の製造法に関し、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［ＰＴＣ特性（Ｐｏｓｉｔｉｖｅｔｅｍｐｅｒａ
ｔｕｒｅ　ｃｏｅｆ’ｒｉｃｉｅｎｔ　）　〕を有する
材料組成物、すなわち、ＰＴＣ組成物の製造法に関する
。

〔従来の技術〕

ＰＴＣ組成物は、一定の温度に上昇すると発熱が止まる
ヒータ、正特性サーミス９　（ＰＴＣＴＨＥＲＭＩＳＴ
ＥＲ）　、感熱センサ、電池などを含む回路が短絡した
とき過電流を所定の電流以下に制限し他方その短絡が取
除かれたとき回路が復帰する回路保護素子などに利用す
ることができる。ＰＴＣ組成物として、現在種々の物質
が開発され、例えは、ポリエチレン、エチレン−アクリ
ル酸共重合体などの少なくとも１種の重合体の樹脂にカ
ーボンブラックなどの導電性粒子が均一に分散されたも
のがある。

従来、ＰＴＣ組成物の製造法は、一般的に、重合体とし
て用いる２種またはそれ以上の樹脂を先ず混合して均一
に分散し、この混合物に必要量のカーボンブラックを添
加し、混練して製造されている。

〔発明か解決しようとする問題点〕

ＰＴＣ組成物として好ましい特性は、高温で抵抗値（ピ
ーク抵抗）が大きいことと共に、室温で１℃ｍΩ以下の
低い抵抗値（室温抵抗）を有すること、すなわち、ピー
ク抵抗／室温抵抗の高い比を得ることである。

しかしながら、従来のＰＴＣ組成物の製造法では、必す
しも高いピーク抵抗値が得られず、製造ロットごとにピ
ーク抵抗が異なるという問題点がある。

本発明は、上述の背景に基づいてなされたものであり、
その目的とするところは、１℃ｍΩ以下の低い室温抵抗
を有すると共に、高いピーク抵抗を有するＰＴＣ組成物
を再現性良く製造することのできる方法を提供すること
である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は、上述の目的達成のために種々の試験・研究
の結果、樹脂毎に適量の導電性粒子を混練すれば、ＰＴ
Ｃ特性が良好な組成物が得られるとの知見を得て、本発
明を完成するに至った。

すなわち、本発明のＰＴＣ組成物の製造法は、少なくと
も２種の重合体及び導電性粒子を混練して該重合体中に
該粒子を均一に分散することを含むＰＴＣ組成物を製造
する方法であって、該重合体と該粒子との混練が、各重
合体と粒子とを各重合体の融点より高い所定温度で夫々
に予備混練し、次いで各予備混練物を所定の割合で本混
練することを特徴とするものである。

この発明の好ましい態様として、予備混練を、重合体の
融点と該融点より５０　℃高い温度との温度範囲で行う
ことができる。

この発明の好ましい態様として、本混練を、重合体中の
最高融点と該融点より７０　℃高い温度との温度範囲で
行うことができる。

この発明の別の態様として、予備混練を、重合体の融点
と該融点より３０℃高い温度との範囲に重合体を予め加
熱・軟化し、導電性粒子を添加して行うことができる。

予備混練に際し重合体を予め加熱・軟化する態様におい
て、予備混練を６０分〜２４０分行い、本混練を１２０
分以内で行うことが望ましい。

以下、この発明を、より詳細に説明する。

この発明に於いて用いる重合体として、ポリニチレン、
ポリエチレンオキシド、ｔ−４−ポリブタジェン、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、およびこれ等のうちから選ばれた少なくとも２種の
ブレンドポリマー等がある。この発明のおいて、重合体
の種類、組成比などは、所望の性能、用途なとに応じて
適宜選択することかできる。

また、重合体に分散される導電性粒子としては、カーボ
ンブラック、黒鉛、スズ、銀、金、銅などの導電性物質
の粒子、および銀めっき粒子などを用いることかできる
。

ＰＴＣ組成物の調製に際して、上記の重合体、導電性粒
子以外に、必要に応じて種々の添加剤を混合することが
できる。そのような添加剤として、例えば、アンチモン
化合物、リン化合物、塩素化化合物、臭素化化合物など
の難燃剤、酸化防止剤、安定剤などがある。

このＰＴＣ組成物は、その原材料、重合体、導電性粒子
、その他添加剤を所定の割合いで配合・混練して調製さ
れる。

この発明の特徴の一つは、重合体と導電性粒子との混練
が、各重合体毎に、その重合体と導電性粒子と予備混練
し、次いで各予備混練物を所定の割合いで本混練するこ
とからなることである。この発明において予備混練は、
各重合体毎に、その重合体と導電性粒子とを混練して行
われる。重合体と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、ミキサー、ニーダ−の種類など
に応じて適宜選択することができる。この発明において
、予備混練前に粉砕、加熱、混合などの前処理をしても
よい。予備混練に際する温度は、予備混練する重合体の
融点からその融点より６０℃、好ましくは、５０℃高い
温度の温度範囲である。

これは、その範囲で、混練する重合体がゲル化して導電
性粒子を均一に分散させることができるからである。

予備混練前に重合体の加熱の前処理をする場合、重合体
をその融点から＋３０℃の範囲に予め加熱し軟化させた
後、導電性粒子を添加して予備混練することが好ましい
。この態様では、予備混練は、６０〜２４０分の長い時
間で行うことが望ましい。

予備混練後、得られた各予備混練物が、所定の割合で、
本混練される。各予備混練物の割合は、目的組成物中の
重合体及び導電性粒子組成に応じて適宜選択することが
好ましい。予備混練と同様に、本混練前に、前混合、加
熱、添加物混入などの前処理を行うことができる。予備
混練および本混練に用いられる装置は、通常に用いられ
る混練機でよい。この発明において混練に際する温度は
、用いる重合体の融点のうち最も高い融点からその融点
より８０℃１好ましくは、７０℃高い温度までの温度範
囲である。したがって、用いる重合体の種類によってそ
の温度範囲が異なる。予備混練に際し予め加熱・軟化さ
せる態様では、用いる重合体の融点うち最も高い融点よ
り２０℃高い温度からその融点より５０℃で本混練する
ことが好ましい。

添加剤をＰＴＣ組成物に混入させる場合、この添加剤を
予備混練の前後、本混練の前後のいずれかに、または、
予備混練若しくは本混練と同時に添加してもよい。

この発明によって得られたＰＴＣ組成物は、種々の用途
に用いることができる。例えば、ＰＴＣ素子に用いる場
合、このＰＴＣ組成物をフィルム状に成形し、フィルム
の上下に金属箔の電極を熱圧着して積層体を形成し、こ
の積層体を所定の寸法に切断し、電極表面にリード線を
半田付けなどで溶接してＰＴＣ素子を製造することがで
きる。

［作　用〕 この発明が上記のように構成されているので、下記のよ
うに作用する。

重合体と導電性粒子との均一な分散は、その重合体の種
類に応じた条件、例えば、温度、せん断力のもとて混合
・混練して行うことが好ましい。

従来の製法では、融点の異なる数種類の重合体に導電性
粒子を混入・混練しているので、すべての重合体につい
て最適条件で混練することができない。そのために、導
電性粒子が重合体中を均一に分散せず、その一部が連続
層を残存させて電気伝導性が高いと考えられる。これに
たいして、本発明では、各々の重合体が各最適条件で混
練されるので、十分に均一に導電性粒子が重合体中を分
散される。したかって、絶縁性の重合体中を導電性粒子
が不連続的に存在するので、本発明のよるＰＴＣ組成物
に、高い抵抗性を付与する。

この発明による予備混練に際し重合体を予め加熱・軟化
させる態様では、重合体が軟化しているので、添加され
たカーボンブラックなどの導電性粒子のストラフチャー
がせん断力により破壊されることがなく均一に分散され
る。更に、本混練を重合体の融点＋２０℃から＋５０℃
の温度で練合わせるので、カーボンブラックなどの導電
性粒子のストラフチャーがせん断力により破壊されず、
しかも高温ではないので重合体の劣化、流動化を防止す
ることができる。

〔実施例〕

この発明を、例示によって具体的に説明する。

実施例１ エチレン−アクリル酸共重合体（ＥＡＡと略す、ダウケ
ミカル、プリマコール３４６０、融点９７℃）５３部を
、その融点より３０℃高い１２７℃に加熱してゲル化し
、このゲル化物にカーボンブラック（キャボット社製、
スターリング■）４７部（重合体に対して４７重量％）
を添加し、ニーダ−で混練した。また別に、高密度ポリ
エチレン（ＨＤＰＥと略す、東洋曹達製、ニボンハード
５１℃゜融点１２７９Ｃ）５３部を、その融点より４０
℃高い１６７℃に加熱してＦＡＡと同様にカーボンブラ
ックを添加・混練した。

各々予備混練物を、ＥＡＡ／’ＨＤＰＥの重量比か６／
４になるように配合し、ＨＤＰＥの融点より４５℃高い
温度で本混練した。

本混練したＰＴＣ組成物から通常の方法でＰＴＣ素子を
調製した。このＰＴＣ素子の特性を試験し、その結果を
第１図に示す。

比較例 従来の方法により、ＰＴＣ組成物を調製した。

ずなわち、ＥＡＡとＨＤＰＥとを、同時に混練し、次い
でカーボンブラックを添加・混練した以外に、例］と同
様に製造し、その特性について試験した。

その結果を第２図に示す。

第１図と第２図との比較から明らかなように、比較例で
はピーク抵抗が３桁であるのに対して例］ではピーク抵
抗か５桁もあり、本発明によるＰＴＣ組成物は、優れた
特性を有していることが分かる。

実施例２ 下記組成のＰＴＣ特性を有する物質を調製した。

重量％ 重合体・・・高密度ポリエチレン　　　　　・・・２６
（昭和電工製、ショーレックス５８℃２）エチレン−ア
クリル酸共重合体・・・２６（三菱油化製、ユカロンＥ
ＡＡ）導 電性粒子・・・カーボンブラック　　　　・・・４７酸
化防止剤・・・　　　　　　　　　　　　・・・　１（
イルガノックス１０１０） ＦＡＡ、、ＨＤＰＥを各々１．２０−１４０°０１１５
０〜１７０℃でニーダ−内で軟化させ、次いで、各々に
カーボンブラックを添加して第１表に示す時間で予備混
練して均一に分散した。各予備混練物を１；１の割合い
で２本ロールで１８０　’Ｃ１３０分本混練してＰＴＣ
組成物を得た。さらに、押出し成形機、またはロール成
形機で厚さ２５０μのフィルムに成形し、そのフィルム
の上下に厚さ６０μのニッケル箔を熱圧着して積層体を
調製した。得られた積層体を所定寸法（ｉｏ、５Ｘ　Ｉ
Ｄ、５ＸＯＪ７［１１１１１）に切断してＰＴＣ素子を
得た。このＰＴＣ索子について室温抵抗、ピーク抵抗を
測定した。

その結果を第１表に示す。

第１表 予備混練　　１０　　２０　　３０　　６０　１２０時
間（分） ピーク　　　３６０　４５０　８８０　１２３０　２６
℃抵抗（ｏｈｍ） この結果から、予備混練に際し予め加熱し重合体を軟化
させることにより、室温抵抗を４０ミリオーム以下にす
ることができ、この抵抗は回路保護素子としてＰＴＣ素
子を用いる場合室温での電気エネルギーの損失を少なく
する。さらに、予備混練時間を６０分以上にするとピー
ク抵抗が１キロオ一ム以上になることがわかる。

〔発明の効果〕

この発明によって次の効果を得ることができる。

実施例で実証されるように、従来法によるＰＴＣ組成物
に比べて大きいピーク抵抗を再現性良く得ることができ
る。

更に、最適の条件で混練するために、均一に分散するに
要する時間を、短縮することができる。

更に、予備混練に際し、予め重合体を加熱・軟化させる
と、特に好ましい４０ミリオーム以下の室温抵抗と１キ
ロオ一ム以上のピーク抵抗とを有するＰＴＣ素子を製造
することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による製造法から得られたＰＴＣ組成
物の抵抗一温度特性を示す線図、第２図は従来法により
得られたＰＴＣ組成物の抵抗一温度特性を示す線図であ
る。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 ネ２小

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも２種の重合体及び導電性粒子を混練して
   該重合体中に該粒子を均一に分散することを含むＰＴＣ
   組成物を製造する方法であつて、該重合体と該粒子との
   混練が、各重合体毎にその重合体と該粒子とを所定の割
   合で予備混練し、次いで、得られた各予備混練物を所定
   の割合で本混練することからなることを特徴とするＰＴ
   Ｃ組成物の製造法。 ２、予備混練が、重合体の融点と該融点より５０℃高い
   温度との温度範囲で行われる、特許請求の範囲第１項記
   載の製造法。 ３、本混練が、重合体中の最高融点と該融点より７０℃
   高い温度との温度範囲で行われる、特許請求の範囲第１
   項記載の製造法。 ４、予備混練が、重合体の融点と該融点より３０℃高い
   温度との温度範囲に予め加熱され軟化した重合体に、導
   電性粒子を添加して長時間混練することからなる、特許
   請求の範囲第１項記載の製造法。 ５、予備混練が６０〜２４０分間行われる、特許請求の
   範囲第４項記載の製造法。 ６、本混練が、重合体中の最高融点より２０℃高い温度
   と該融点より５０℃高い温度との温度範囲で行われる、
   特許請求の範囲第４項または第５項記載の製造法。