JPS63302501A - Ｐｔｃ導電性重合体組成物 - 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］ 本発明は結晶性高分子重合体に関する。

［従来の技術］ 従来結晶性高分子用合体に微細なカーボンブラックや銀
、銅を分散させて導電性組成物を得ることが知られてい
る。この導電性組成物はＰＴＣ挙動、ＮＴＣ挙動を示す
ことが知られている。しかし例えば１丁Ｃ挙動を示す４
電性型合体には、アセチレン法によるカーボンブラック
を４０重ｆｆｉ％以上結晶性高分子刊合体に充ｌ眞しな
ければならず、通常の混合方式で１よ混和することが出
来ない。従ってマスターペレット法を用いて結晶性高分
子重合体に数回に分けて混合する必要がある。

上記の方法で混合した重合体組成物は昇温とともに高分
子重合体の結品部分が融解して、導電性を付与している
カーボンブラックの距離が離散するため導電性が低下づ
ることにより、ＰＴＣ特性が出現すると考えられている
。カーボンブラックをポリエチレンに混和した例の温度
と抵抗値の関係を第９図に示す。

しかし上記したように多量のカーボンブラックを結晶性
高分子重合体に添加すると、重合体の熱伝導性が悪くな
り重合体自体の温度に対する応答性が悪くなる。従って
ＰＴＣ特性であるスイッチ温度がシャープにならず温度
中が広くなるという問題がある。即ち第９図に示す如く
特定温度に於いて急激な抵抗値の上昇がなく、広い温度
範囲にわたって抵抗が増大する。またスイッチ温度以後
に抵抗が低下するＮＴＣ特性が表われている（第９図の
１３０℃以上の場合）。従ってＮＴＣ特性の出現により
ＰＴＣ特性が阻害され、再現性が悪くなる。また多層の
カーボンブラックと高分子重合体との相溶性が悪く均一
な組成物が得られないため高導電性（１０″″２ΩＣ１
１＞！１合体が作れない。

さらに抵抗値変化が小さいという欠点を有している。

待間昭５６−１６１４６４号公報には、ＰＴＣ８！電性
重合体組成物として金属粒子からなる第１充填剤と平均
粒子径が第１充填剤より小さいカーボンブラックからな
る第２充填剤を添加した組成物が開示されている。そし
て添加金属粉末は粒径が小さい方が好ましい旨の記載が
ある。しかし微小粉末金属は取扱いにくいという問題点
を有する。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明はカーボンブラックを含有するＰＴＣ導電性重合
体のスイッチ温度の応答性、ＰＴＣスイッチの再現性、
及び耐久性を改善しＰＴＣ特性を飛躍的に向上させたＰ
ＴＣ導電性重合体組成物を提供することを目的とするも
のである。

ｒ問題点を解決するための手段〕 本発明のＰＴＣ導電性重合体組成物は、金属で被覆され
た無機質短繊維を５〜７０重量％含有する結晶性高分子
重合体である。

金属を被覆した無機質類１Ｍ雄は、無機質物質を短繊維
形状したものに金属をメッキ等により被覆したものであ
る。例えばガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、炭素繊
維等に金属を単層ないしは多層メッキしたものが使用出
来る。被覆する金属は、上記繊維にメッキされＳ電性を
付与できるものであればいずれでも可能である。例えば
ニッケル、銅、銀などが使用できる。例えばニッケル、
ニッケルの二層メッキ、銀メッキ等が挙げられ、導電性
を付与出来る膜厚であればよい。また上記の繊維の形状
は通常樹脂に配合可能なものであれば良く、特に限定は
ない。樹脂内に分散され導電経路を形成すればよい。

金属で被覆された無機質短繊維の添加量は５〜７０重ａ
％である。添加量が５重Ｓ％未満であると導電性が出現
できず、添加量が７０重量％を超えると重合体への添加
混合が困難となるため好ましくない。また添加ろ１によ
って導電性を調整して高導電性を１！？ることができる
。

結晶性高分子重合体は、通常結晶性重合体として知られ
るポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリアセ
タール、ポリエステルから選ばれる。重合体中に結晶部
分が存在することが抵抗値を変化させるのに必要である
。結晶性高分子重合体を適宜選ぶことにより高分子重合
体の結晶融点が変えられるため、ＰＴＣ特性を示す温度
を選定することができる。

上記金属で被覆された無機質短繊維を結晶性高分子重合
体に混合するには、押出機を用いて所定ｍの短ＩＩＮと
重合体ベレットとの混合物を押出し成形することができ
る。また混合物をペレット化して射出成形に用いること
もできるが、混合時に押出機のスクリューにより短繊維
の繊維が折れて短くならない条件を選／υで混合成形す
るのが好ましい。例えば押出機のスクリュ−８，１度を
高くし、吐出用を少なくする条件を用いるのが好ましい
。

また短繊維は重合体の流れの方向に配向しているのが好
ましい。

さらに軟化点の低いポリエチレン等は架橋処理を行なっ
て樹脂全体の軟化温度を高め重合体組成物の耐久温度を
高めることができる。この重合体組成物にはさらに添加
剤を添加することもできる。

添加剤としては、例えば滑剤や無磯充填剤のガラスピー
ズ、アルミナ、マグネシャ、シリ九等を配合することが
できる。

［作用および効果１ 本発明の金属で被覆された無機質短繊維を５〜７０重覆
％含有する結晶性高分子重合体は、短繊維と重合体ベレ
ットとの１回の押出成形で均一に分散した重合体組成物
が得られる。したがって成形性が良く、種々の形状の成
形体が容易に１！７られる。また無機質層＄１１ｉｄが
均一に分散されているため重合体の熱伝導性が良くなり
、したがって重合体組成物の熱に対する応答性が良くな
りＰＴＣのスイッチング特性がシャープになる。千合体
絹成物が特定温度でＰＴＣスイッチするのは、重合体の
結晶がすべて溶けた時点であると考えられるがその時点
の抵抗値の変化が大きく、従来品のようなＮＴＣ特性も
発生しない。従って再現性よく繰返し使用出来耐久性も
向上する。

また低融点の重合体の場合は架橋処理を行なってもＰＴ
Ｃ特性に影費を与えないため再現性よく繰返し使用する
ことが出来る。

さらに従来品で出ばなかったバイメタルのようなＰＴＣ
特性を再現させることができ、かつスイッチング温度も
使用する結晶性高分子の結晶融点を選択する事により任
意に設定できる、優れたＰＴＣ導電性重合体組成物であ
る。

［実施例］ 以下実施例により本発明を説明する。

（実施例１） 金属で被覆された無機′ｊ！Ｉ短楳帷として導電性ガラ
ス繊ＩＩＥＭＩＴＥＣ（旭ファイバーグラス社製ニッケ
ル二層メッキ品、文３ＩＩｌ１１１×φ１０μｍ）を３
０重量％と高密度ポリエチレン７０　！！！　ｆｉｔ　
９６のベレットとをプレンダーで混合し押出機及び電線
被覆金型を用い第１図の側面図および第２図の平面図に
示す導線（φ１．２ｍｍ）を一定間隔をおいて埋設した
成形品を成形した。この成形品はおよそ５０Ｘ２０Ｘ５
ｍｍの板状で両端部に導線が埋設されており、この導線
間の電気抵抗値を測定するものである。ここで重合体に
埋設した導線に対し平行方向（Ａ＞第３図、横方向（［
３＞第４図、乱流方向（Ｃ）第５図に重合体の注入口を
設けた金型を用いて成形して類！Ｉ維の配向状態を変化
させた。配向状態の模式図を第３〜５図に示す。得られ
た三種の成形体の１ｓ線間の抵抗値の瀧度変を測定した
結果を第６図に示す。

１１ｉ１ｆｆ、が導線に対して平行に配向した（Ａ）は
スイッチ温度１２０℃で抵抗値が１０　ΩＣｌｌ１から
１０７Ωａｍに変化し、繊維が導線に対し横方向に配向
した（Ｂ）はスイッチ温度１２０℃で抵抗値の変化はほ
ぼ１００ｃｍから１０７Ωｃｍに変化し、繊維の配向が
ランダムの（Ｃ）はスイッチ温度が１１５℃で抵抗値が
ほぼ１０２ΩＣＩＯから１０６Ωｃｍに変化している。

（Ａ、）（［３）（Ｃ）の三者共良好なＰＴＣ特性を示
している。中でも短１１ｉ　Ｍｔが導線に対して平行に
配向している（Ａ）はスイッチング温度もシャープであ
り抵抗直の変化値も大きい。また抵抗値が上昇した後、
さらにＡ度が上っても抵抗値が低下することはない。ま
た導線に対し横方向に配向さＵた場合は平行方向よりは
抵抗値の差はやや少ないが配向させないものよりは大き
な抵抗値を示している。この三者のＰＴＣ特性は第９図
に示す従来品のような不明確な什上り曲線ではなく、バ
イメタルのようなシャープなスイッチング特性を示す。

なおこのポリエチレンは架橋処理をすれば１４０℃以上
になっても流れない。（例えば水架橋型ポリエチレンで
ある三菱油化株式会社製のリンクロンシリーズを使用し
た場合）この成形品は１３０℃前後でスイッチし絶縁体
となる。

（実施例２） スイッチング湿度を設定するには使用する結晶性、１分
子重合体の種類を変えた重合体組成物を検討した。実施
例１と同様な方法で同一成形品を成形した。すなわち使
用した１合体は、ポリプロピレン（ホモポリマー）Ｄ１
ボリブ［］ピレン（コポリマー）Ｅ、１１−ナイロンＦ
、ポリプロピレンアロイ（ＤとＥの混合体比重１：２）
である。得られた成形体のＰＴＣ特性を測定した結束を
第７図に示す。

ポリプロピレンの熱変形温度の最少グレードの口と最大
グレードのＤ及び両者のブレンドアロイＧを用いる事に
より、同じポリプロピレンでもＥは１３０℃、Ｄは１７
０℃でスイッチする、両省を混合したＧを用いることに
よりスイッチ温度を１５０℃に設定することができる。

また別種の結晶性重合体の１１−ナイロンＦを用いるこ
とによりスイッチ温度を１５０℃に選ぶことができる。

このように重合体を選定することによりスイッチ温度を
適宜選定することができる。

（実施例３） 本実施例はポリプロピレンに金属を被覆したλ０繊維の
他に無機充！眞剤としてガラスピーズを添加した例を示
す。実施例２と同様にして（ηた成形品のＰＴＣ特性を
測定した結果を第８図に示す。

無機充填剤を含まないものＨに比較してガラスピーズ１
０重量％添加したちのＧはスイッチングの立上りがやや
シャープになっている。したがって添加物によりＰＴＣ
特性を変化しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の成形品の形状を示す側面図、第２図は
第１図の成形品の平面図、第３〜５図は第１因の成形品
の金属を被覆した無機質短繊維の配向状態を示す模式図
で第３図平行、第４図横方向、第５図ランダムに配向さ
せた図、第６図〜第９図はＰＴＣ特性を示すグラフであ
り、第６図はポリエチレンにおける短繊維の配向状態の
異なる場合、第７図は重合体の種類によるスイッチング
温１爽の変化、第８図は無機充填剤の添加硬化、第９図
は従来のカーボンブラックを添加したものである。 １・・・重合体　　　　　２・・・導線３・・・金属被
覆無機質繊維 第３図　第４図　第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属で被覆された無機質短繊維を５〜７０重量％
   含有する結晶性高分子重合体であることを特徴とするＰ
   ＴＣ導電性重合体組成物。
2. （２）結晶性高分子重合体は、ポリエチレン、ポリプロ
   ピレン、ナイロン、ポリアセタール、ポリエステルから
   選ばれる特許請求の範囲第１項記載のＰＴＣ導電性重合
   体組成物。