KR100398589B1 - Embossed PTC Element and the Method for Manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엠보싱된 PTC 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 PTC 소자를 엠보싱하여 표면적을 증가시킴으로써 PTC 소자의 초기저항을 낮출 수 있도록 한 PTC 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an embossed PTC device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an PTC device and a method for manufacturing the same, which can lower the initial resistance of the PTC device by increasing the surface area by embossing the PTC device.
PTC 소자의 엠보싱은 모래분사방법 또는 사진조각방법에 의하여 요철이 형성된 평판금형을 사용하여 수행한다.Embossing of the PTC element is carried out using a plate mold having irregularities formed by sand spraying or photographic engraving.
PTC 소자의 초기저항을 낮춤으로써 PTC 소자의 크기를 줄일 수 있게 되었다.By lowering the initial resistance of the PTC device, it is possible to reduce the size of the PTC device.
Description
본 발명은 엠보싱된 PTC 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an embossed PTC device and a method of manufacturing the same.
본 발명은 상세하게는, PTC 소자를 엠보싱하여 표면적을 증가시킴으로써 PTC 소자의 초기저항을 낮추어 PTC 소자의 크기를 줄일 수 있도록 한 PTC 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.More specifically, the present invention relates to a PTC device and a method of manufacturing the same, by embossing the PTC device to increase the surface area, thereby lowering the initial resistance of the PTC device to reduce the size of the PTC device.
본 발명에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다.Definitions of terms used in the present invention are as follows.
"PTC"는 정온도계수(Positive Temperature Coeffient)를 말하고 "PTC 효과"란 저온(예 : 실온)에서는 낮은 저항을 가지다가 과전류 등으로 가열되는 경우 급격히 높은 저항을 가지는 현상을 말하며, "PTC 시트"는 PTC 효과를 나타내는 전도성 중합체 조성물을 압출성형하여 만든 시트를 말하고, "PTC 소자 시트"는 금속포일(Foil)로 된 두장의 금속 전극 사이에 PTC 시트를 개재시켜 압착하여 만든 시트를 말하며, "PTC 소자"는 PTC 소자 시트를 타발금형에서 타발절단한 소자를 말한다."PTC" refers to Positive Temperature Coeffient, and "PTC Effect" refers to a phenomenon that has a low resistance at low temperature (e.g. room temperature) but has a sudden high resistance when heated by overcurrent, etc. "PTC Sheet" Refers to a sheet made by extrusion molding a conductive polymer composition exhibiting a PTC effect, and the term "PTC device sheet" refers to a sheet made by pressing a PTC sheet between two metal electrodes made of a metal foil. Element "refers to an element obtained by punching out a PTC element sheet from a punching die.
PTC 소자를 이용한 전기장치에 과전류가 흐르면 과전류(I2R)에 의해 열이 발생하고 열이 발생하면 중합체의 부피팽창이 일어나는데 임계온도에서는 그 부피팽창이 급격하여 급격한 저항의 증가가 일어나 회로가 단락되며 온도상승 요인이 없어지면 정상적인 저항체로 되돌아가 회로가 연결된다.When overcurrent flows to the electric device using PTC element, heat is generated by overcurrent (I 2 R), and when heat is generated, the volume expansion of polymer occurs. At the critical temperature, the volume expansion is rapid and a sudden increase in resistance causes a short circuit. If the temperature rise factor disappears, the circuit returns to the normal resistor.
이러한 현상을 응용한 전기장치는 1차 또는 2차 전지보호장치, 컴퓨터회로 보호장치, 소형 자동차모터 전자회로 보호장치 등을 들 수 있다.Examples of the electric device to which the phenomenon is applied include a primary or secondary battery protection device, a computer circuit protection device, and a small automotive motor electronic circuit protection device.
종래의 PTC 소자를 살펴보면 도 1에서와 같이 표면이 평활한 전극(1',1')과 PTC 시트(2)가 적층되어 있음을 알 수 있다.Referring to the conventional PTC device, as shown in FIG. 1, it can be seen that electrodes 1 'and 1' having a smooth surface and a PTC sheet 2 are stacked.
이러한 PTC 소자는 표면적이 작아 원하는 초기저항을 얻기 위하여서는 PTC 소자의 크기를 증대시켜야 하는 문제점이 있었다.The PTC device has a problem in that the surface area is small and the size of the PTC device must be increased in order to obtain a desired initial resistance.
이러한 문제점을 해결한 것으로 볼 수 있는 특허로 미합중국특허 제4,800,253호를 들 수 있는데, 위 특허의 PTC 소자를 살펴보면 도 2에서와 같이PTC 시트와 접촉하는 면이 미세조면(微細粗面 : microrough surface)을 가진 금속포일 전극(1",1")으로 되어 있어 표면적이 도 1의 PTC 소자보다 증가한 것을 알 수 있고 표면적이 증가함으로써 초기저항을 낮출 수 있게 되어 있다.As a patent that can solve this problem, there is a U.S. Patent No. 4,800,253. Looking at the PTC device of the above patent, the surface in contact with the PTC sheet as shown in Figure 2 is a microrough surface (microrough surface) Metal foil electrodes 1 " and 1 " having high surface area have increased surface area than the PTC element shown in FIG. 1, and the initial resistance can be reduced by increasing the surface area.
그러나 이로서도 PTC 소자의 초기저항을 충분히 낮출 수 없는 문제점이 있었다.However, this also has a problem that the initial resistance of the PTC element can not be sufficiently lowered.
본 발명에서는 PTC 소자를 엠보싱하여 표면적을 증가시킴으로써 PTC 소자의 초기저항을 낮추어 크기를 소형화한 PTC 소자를 제공하고자 한다.The present invention aims to provide a PTC device having a smaller size by lowering the initial resistance of the PTC device by embossing the PTC device to increase its surface area.
도 1은 평활한 전극으로 이루어진 종래의 PTC 소자의 단면도1 is a cross-sectional view of a conventional PTC device consisting of smooth electrodes
도 2는 한쪽 면이 미세조면을 가진 전극으로 이루어진 종래의 PTC 소자의 단면도2 is a cross-sectional view of a conventional PTC device in which one surface is made of an electrode having a fine rough surface;
도 3은 한쪽 면이 미세조면을 가진 전극으로 이루어진 PTC 소자로서 엠보싱된 본 발명의 PTC 소자의 단면도3 is a cross-sectional view of the PTC device of the present invention embossed as a PTC device on one side consisting of an electrode having a fine rough surface;
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
1, 1', 1" : 전극 2 : PTC 시트1, 1 ', 1 ": electrode 2: PTC sheet
본 발명은 엠보싱된 PTC 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an embossed PTC device and a method of manufacturing the same.
본 발명은 더욱 상세하게는 PTC 소자를 엠보싱하여 표면적을 증가시킴으로써 PTC 소자의 초기저항을 낮추어 PTC 소자의 크기를 줄일 수 있도록 한 PTC 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a PTC device and a method of manufacturing the same, by embossing the PTC device to increase the surface area, thereby reducing the initial resistance of the PTC device and reducing the size of the PTC device.
본 발명의 PTC 소자는 도 3에서와 같이 PTC 시트와 접촉하는 면이 미세조면을 가진 금속포일 전극(1,1)으로 되어 있고 전극 사이에는 PTC 시트(2)가 개재되어 있는 적층구조로 상하면이 엠보싱된 PTC 소자이다.As shown in FIG. 3, the PTC element of the present invention has a metal foil electrode 1, 1 having a fine rough surface in contact with the PTC sheet, and has a laminated structure in which a PTC sheet 2 is interposed between the electrodes. Embossed PTC device.
또한 본 발명의 PTC 소자는 25℃에서 100Ω이하의 전기저항을 가지는 PTC 소자이다.The PTC device of the present invention is a PTC device having an electrical resistance of 100? Or less at 25 ° C.
PTC 시트는 PTC 효과를 나타내는 전도성 중합체 조성물을 압출성형하여 만든 시트를 말하는데 전도성 중합체 조성물은 중합체와 전도성 물질 및 첨가제를 혼련한 것이다.PTC sheet refers to a sheet made by extrusion molding a conductive polymer composition exhibiting a PTC effect, wherein the conductive polymer composition is a mixture of a polymer, a conductive material and an additive.
중합체로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 에틸렌/프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀, 폴리비닐리덴플루오라이드, 에틸렌/테트라플루오로에틸렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌/테트라플루오로에틸렌의 삼원공중합체와 같은 플루오로 중합체등을 들 수 있다.Polymers include terpolymers of polyolefins such as polyethylene, polypropylene and ethylene / propylene copolymers, polyvinylidene fluoride, ethylene / tetrafluoroethylene copolymers, vinylidene fluoride / hexafluoropropylene / tetrafluoroethylene Fluoro polymers, such as these, etc. are mentioned.
전도성 물질로는 카본블랙, 그래파이트, 동, 금, 은 또는 니켈 분말을 들 수 있으며 첨가제로는 금속산화물, 난연제, 안정화제, 산화방지제, 가교제 및 분산제를 들 수 있다.Conductive materials include carbon black, graphite, copper, gold, silver or nickel powders, and additives include metal oxides, flame retardants, stabilizers, antioxidants, crosslinkers and dispersants.
이때 가교제의 첨가는 중합체를 가교결합시킴으로써 전기적 안정성을 제고시키기 위함이다.At this time, the addition of the crosslinking agent is to enhance the electrical stability by crosslinking the polymer.
가교결합은 위의 가교제를 사용하는 대신 고에너지 전자빔, 자외선 조사, 감마선 조사와 같은 방사선 조사에 의하여서도 달성될 수 있다.Crosslinking can also be achieved by irradiation such as high energy electron beam, ultraviolet radiation, gamma radiation instead of using the above crosslinking agent.
본 발명에서 사용하는 폴리에틸렌으로는 용융지수 20g/10min., 밀도 0.954g/㎤, 연화점 123℃, 융점 130℃인 고밀도 폴리에틸렌과 용융지수 4.0g/10min., 밀도 0.920g/㎤, 연화점 87℃, 융점 109.0℃인 저밀도 폴리에틸렌을 사용하고 카본블랙으로는 평균입경 55nm, 요오드수 30mg/g, 표면적(N2흡착) 32㎡/g, DBP 흡착 140㎖/100g, 회분 0.08%, 휘발성분 0.7%, pH 4.3의 것을 사용한다.The polyethylene used in the present invention includes a melt index of 20 g / 10 min., A density of 0.954 g / cm 3, a softening point of 123 ° C., a melting point of 130 ° C., and a high density polyethylene of 4.0 g / 10 min., A density of 0.920 g / cm 3, a softening point of 87 ° C., Low density polyethylene with a melting point of 109.0 ° C is used. As carbon black, the average particle diameter is 55 nm, the iodine number is 30 mg / g, the surface area (N 2 adsorption) 32 m2 / g, the DBP adsorption 140 ml / 100 g, ash 0.08%, volatile content 0.7%, Use a pH of 4.3.
금속 전극으로는 특별한 제한은 없지만, 은, 구리, 니켈, 알루미늄, 아연,금 등으로부터 선택할 수 있고 포일형태로 사용된다.The metal electrode is not particularly limited, but may be selected from silver, copper, nickel, aluminum, zinc, gold, and the like and is used in the form of a foil.
포일의 두께는 일반적으로 1mm 미만, 바람직하게는 0.5mm 미만, 더욱 바람직하게는 0.1mm 미만이다.The thickness of the foil is generally less than 1 mm, preferably less than 0.5 mm, more preferably less than 0.1 mm.
한 면이 미세조면을 가지는 금속포일 전극은 통상의 방법인 전착 (electrodeposition)에 의하여 제조된다.Metal foil electrodes having one surface having a micro roughness are manufactured by electrodeposition, which is a common method.
본 발명의 PTC 시트는 당분야에서 공지된 통상의 방법에 의하여 제조된다.The PTC sheet of the present invention is produced by conventional methods known in the art.
중합체와 전도성 물질 및 가교제를 롤러믹서, 반바리믹서, 가압 니더 믹서(Kneader mixer)와 같은 인텐시브 믹서(Intensive mixer)로 혼련하고, 이 혼련된 덩어리를 플라스틱 압출기의 T다이를 거쳐, 가열되는 2개의 롤 또는 가열되는 3개의 롤을 갖는 칼렌더에 의한 성형법을 사용하여 필요로 하는 두께의 시트를 만든다.The polymer, the conductive material and the crosslinking agent are kneaded into an intensive mixer such as a roller mixer, a half-barrier mixer, a kneader mixer, and the kneaded mass is passed through a T die of a plastic extruder and heated to two pieces. Forming by a calender having a roll or three rolls to be heated is used to make a sheet of the required thickness.
PTC 시트의 두께는 0.1∼1.0mm 이다.The thickness of a PTC sheet is 0.1-1.0 mm.
다음, 본 발명의 특징인 엠보싱된 PTC 소자 시트의 제조방법에 대하여 설명한다.Next, the manufacturing method of the embossed PTC element sheet which is a characteristic of this invention is demonstrated.
전착에 의하여 한쪽면이 미세조면을 가진 2장의 금속 포일 전극 사이에 PTC 시트를 개재시킨 후 이를 요철을 가진 2개의 엠보싱 평판금형 사이에 적치한 다음 유압프레스로 150∼210℃의 온도와 50∼150 kgf/㎠의 압력으로 3∼60 분간 압착하여 금속포일 전극과 PTC 시트를 적층시켜 엠보싱된 PTC 소자 시트를 제조한다.Interpose a PTC sheet between two metal foil electrodes with one surface roughly by electrodeposition and place it between two embossed plate molds with irregularities. Then, press the hydraulic press to a temperature of 150-210 ℃ and 50-150. Pressurized at a pressure of kgf / cm 2 for 3 to 60 minutes to laminate the metal foil electrode and the PTC sheet to prepare an embossed PTC element sheet.
이때 금속포일 전극은 미세조면쪽이 PTC 시트를 향하게 한다.At this time, the metal foil electrode is directed toward the PTC sheet toward the micro rough surface side.
이 과정에서 중합체의 가교결합이 일어난다.In this process, crosslinking of the polymer occurs.
이렇게 만든 PTC 소자 시트는 평균조도(平均粗度 : Average Roughness)가 0.1∼30㎛, 바람직하게는 0.3∼20㎛, 더욱 바람직하게는 0.9∼10㎛이고, 두께가 0.05∼5mm, 바람직하게는 0.1∼2.0mm, 더욱 바람직하게는 0.2∼1.0mm이다.The PTC device sheet thus prepared has an average roughness of 0.1 to 30 µm, preferably 0.3 to 20 µm, more preferably 0.9 to 10 µm, and a thickness of 0.05 to 5 mm, preferably 0.1. It is -2.0mm, More preferably, it is 0.2-1.0mm.
다음 엠보싱 요철을 가진 평판금형을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.Next, a method of producing a plate mold having embossed irregularities will be described.
전기저항은 잘 알려진 바와 같이 R=kL/S이다.The electrical resistance is R = kL / S, as is well known.
여기서 k는 상수(常數), L은 길이, S는 단면적이다.Where k is a constant, L is a length, and S is a cross-sectional area.
그런데 PTC 소자에서는 길이 L은 소자의 두께에 해당되고 단면적 S는 소자의 표면적에 해당한다.However, in PTC devices, the length L corresponds to the thickness of the device and the cross-sectional area S corresponds to the surface area of the device.
따라서 소자의 두께가 일정할 때 소자의 표면적을 증가시키면 저항이 줄어든다.Therefore, when the device thickness is constant, increasing the surface area of the device reduces the resistance.
PTC 소자를 소형화하기 위하여서는 초기저항을 낮출 수 밖에 없고 초기저항을 낮출 수 있는 방법으로는 소자의 표면적을 늘리는 방법을 생각할 수 있다.In order to miniaturize the PTC device, the initial resistance can only be lowered, and a method of increasing the surface area of the device can be considered as a method for lowering the initial resistance.
소자의 표면적을 늘리기 위하여서는 요철을 가진 엠보싱 평판금형에 의한 엠보싱 공정이 필요하다.In order to increase the surface area of the device, an embossing process using an embossed plate mold having irregularities is required.
평판금형에 요철을 주는 방법으로 모래분사방법(Sand Blasting Method)과 사진조각방법(Photoengraving Method)을 들 수 있다.Sand Blasting Method and Photoengraving Method are used to give irregularities to plate molds.
모래분사방법은 평판금형에 직경 600∼710㎛의 금강사를 고압으로 분사하여 평판금형에 요철을 주는 방법이고, 사진조각방법은 원하는 패턴의 음화필름 (negative film) 또는 양화필름(positive film)을 감광물질로 도포된 평판금형 위에 두고 음화필름 또는 양화필름을 통하여 감광물질을 감광시킨 후 미감광물질을수세제거하고 에칭(etching)시킨 다음 감광물질을 제거함으로써 원하는 패턴의 요철을 가진 평판금형을 제조하는 방법이다.The sand spraying method is to inject uneven steel plate into a flat plate mold by spraying a gold steel with a diameter of 600 to 710 μm on the flat plate mold. The photo engraving method is to photograph negative or positive film of a desired pattern. A method of manufacturing a plate mold having irregularities of a desired pattern by placing a photosensitive material on a plate mold coated with a material and then exposing the photosensitive material through a negative film or a positive film, and then washing and removing the non-photosensitive material, and then removing the photosensitive material. to be.
요철을 주기 전의 평판금형의 편균조도는 0.27㎛이다.The flat roughness of the plate mold before unevenness is 0.27 m.
이와는 달리 직물을 이용하는 방법으로 평판금형 사이에 직물, 금속포일 전극, PTC 시트, 금속포일 전극, 직물, 순으로 적치한 후 가열 가압하여 엠보싱된 PTC 소자 시트를 만드는 방법으로 이 방법에서 직물의 요철이 PTC 소자 시트에 전사되는 것이다.On the other hand, by using a fabric method, a fabric, metal foil electrode, PTC sheet, metal foil electrode, fabric, and then placed in order between the plate molds and heat pressurized to make an embossed PTC element sheet. It is transferred to a PTC element sheet.
이렇게 제조한, 엠보싱된 PTC 소자 시트를 타발금형으로 타발하여 일정한 크기를 가진 PTC 소자를 만든다.The embossed PTC device sheet thus prepared is punched into a punching die to make a PTC device having a constant size.
본 발명에서의 조도측정은 미합중국 페드랄사(Fedral사)의 조도계(Pocket Surf Ⅲ)로 측정하였고 저항측정은 일본국 히오키사(Hioki E. E. Co.)의 저항측정기 (Hioki 3540mΩ Hitester)를 사용하였다.Roughness measurement in the present invention is a light meter of Pocket United States (Fedral) (Pocket Surf) The resistance measurement was performed using Hiki E. E. Co., Japan's resistance meter (Hioki 3540mΩ Hitester).
실시예 1 : PTC 시트의 제조Example 1: Preparation of PTC Sheet
고밀도 폴리에틸렌(HDPE CJ870, 현대석유화학(주)) 5.5kg을 인텐시브 믹서인 용량 30ℓ의 가압니더 믹서에 넣고 150∼160℃의 온도에서 혼련날개의 회전속도를 23rpm으로 5분간 혼련한 후 니더믹서의 내부온도를 고밀도 폴리에틸렌의 연화점에 가깝게 123℃로 낮춘 다음, 혼련날개의 회전속도를 15rpm으로 낮추고 카본블랙 (Tokablack 4300, 일본국 Tokai Carbon Co. Ltd.)을 1차로 1.5kg 넣어 3분간 혼련하고 2차로 1.5kg 넣어 5분간 혼련하고 3차로 1.5kg 넣어 10분간 혼련하였다. 혼련시 마찰열이 발생하는데 니더믹서의 내부온도가 130℃를 넘지않게 냉각시키며 혼련하였다.5.5 kg of high density polyethylene (HDPE CJ870, Hyundai Petrochemical Co., Ltd.) was put into a 30 kL pressure kneader mixer, an intensive mixer, and kneaded at 23 rpm for 5 minutes at a kneading blade speed of 150 kPa to 160 Lower the internal temperature to 123 ℃ near the softening point of high density polyethylene, lower the rotation speed of the kneading blade to 15rpm, knead for 3 minutes with 1.5kg of carbon black (Tokablack 4300, Japan Tokai Carbon Co. Ltd.) first. 1.5kg was added to kneaded for 5 minutes, and 3rd 1.5kg was kneaded for 10 minutes. Friction heat is generated during kneading, and the kneading was performed while cooling the internal temperature of the kneader mixer not to exceed 130 ° C.
다음 니더믹서의 내부온도를 120℃ 이하로 냉각시킨 다음 위 혼련물에 가교제인 2,5-디메틸-2,5-디(터셔리-부틸퍼옥시)헥신-3 (2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexyne-3) 50g을 넣고 혼련날개의 회전속도를 8rpm으로 하여 다시 5분간 혼련하였다.Next, the internal temperature of the kneader mixer was cooled to 120 ° C. or lower, and then 2,5-dimethyl-2,5-di (tertiary-butylperoxy) hexyne-3 (2,5-dimethyl-2) as a crosslinking agent was added to the kneaded mixture. 50 g of, 5-di (t-butylperoxy) hexyne-3) was added and kneaded for another 5 minutes at a kneading blade rotation speed of 8 rpm.
이 혼련물 1kg을 떼어내어 두개의 롤이 서로 역방향으로 맞물려 회전하는 직경 300mm, 길이 900mm 크기의 125℃ 이하로 가열된 두개의 롤 사이를 통과시켜 두께 0.2mm, 폭 300mm, 길이 500mm의 PTC 시트를 제조하였다.1 kg of the kneaded material is removed, and the two rolls interlock with each other in a reverse direction and pass between two rolls heated to 125 ° C. or less, having a diameter of 300 mm and a length of 900 mm. The PTC sheet is 0.2 mm thick, 300 mm wide, and 500 mm long. Prepared.
실시예 2 : PTC 소자의 제조Example 2 Fabrication of PTC Devices
실시예 1에서 만들어진 두께 0.2mm의 PTC 시트를 100mm×100mm로 절단하고 두께 0.035mm의 전착에 의하여 한쪽 면이 미세조면을 가진 구리포일 전극(LG전선(주))을 110mm×110mm로 절단한 다음 2장의 구리포일 전극 사이에 PTC 시트를 개재시키는데 구리포일 전극의 미세조면이 PTC 시트를 향하도록 하였다.The sheet of 0.2 mm thick PTC sheet produced in Example 1 was cut into 100 mm x 100 mm, and a copper foil electrode (LG Wire Co., Ltd.) having a fine roughness on one side was cut into 110 mm x 110 mm by electrodeposition of 0.035 mm. A PTC sheet was interposed between two copper foil electrodes so that the fine rough surface of the copper foil electrode faced the PTC sheet.
이를 직경 600∼710㎛의 금강사를 사용하여 공기압 50 kgf/㎠로 15분간 분사 처리하여 평균조도 5.12㎛의 요철이 형성된 평판금형 사이에 두고 냉각수 통과가 가능한 가로 300mm×세로 300mm×두께 50mm의 정사각형 전열판이 장치된 입형 유압프레스로 금형을 180℃의 온도와 60kgf/㎠의 압력으로 10분간 가열 가압한 후, 가압상태에서 열판내에 냉각수를 통과시켜 서서히 40℃ 이하로 냉각한 다음 탈형하여 두께 0.25mm의 평균조도 3.56㎛로 엠보싱된 PTC 소자 시트를 만들었다.(이 가열 가압 공정에서 고밀도 폴리에틸렌은 가교결합이 일어남)It is sprayed for 15 minutes using 50kgf / cm2 of pneumatic steel with a diameter of 600 ~ 710㎛, and is placed between plate molds with an average roughness of 5.12㎛, and 300mm × 300mm × 50mm square heat transfer plate for cooling water. The mold was pressurized by heating the mold at a temperature of 180 ° C. and a pressure of 60 kgf / cm 2 for 10 minutes. Then, the pressurized water was allowed to pass through the cooling water in the hot plate, gradually cooled to 40 ° C. or lower, and demolded to a thickness of 0.25 mm. An PTC element sheet embossed with an average roughness of 3.56 μm was made. (The high-density polyethylene crosslinks in this heating and pressing process.)
이를 압축공기에 의하여 작동되는 공압프레스에 부착된 직경 15mm의 타발금형으로 타발하여 두께 0.25mm, 직경 15mm의 엠보싱된 PTC 소자를 얻었다.This was punched out with a punching mold having a diameter of 15 mm attached to a pneumatic press operated by compressed air to obtain an embossed PTC device having a thickness of 0.25 mm and a diameter of 15 mm.
실시예 3 : PTC 소자의 제조Example 3 Fabrication of PTC Devices
실시예 1에서 만들어진 두께 0.2mm의 PTC 시트를 100mm×100mm로 절단하고 두께 0.035mm의 전착에 의하여 한쪽 면이 미세조면을 가진 구리포일 전극(LG전선 (주))을 110mm×110mm로 절단한 다음, 2장의 구리포일 전극 사이에 PTC 시트를 개재시키는데 구리포일 전극의 미세조면이 PTC 시트를 향하도록 하였다.The sheet of 0.2 mm thick PTC sheet produced in Example 1 was cut into 100 mm x 100 mm, and a copper foil electrode (LG Wire Co., Ltd.) having a fine rough surface on one side was cut to 110 mm x 110 mm by electrodeposition of 0.035 mm. The PTC sheet was sandwiched between two copper foil electrodes so that the fine rough surface of the copper foil electrode faced the PTC sheet.
다음, 평판금형 사이에 두께 0.17mm, 80 데니어, 평균조도 1.12㎛인 테플론사로 평직된 천, 구리포일 전극, PTC 시트, 구리포일 전극, 위와 같은 테플론사로 평직된 천의 순서로 적치한 후 냉각수 통과가 가능한 가로 300mm×세로 300mm×두께 50mm의 정사각형 전열판이 장치된 입형 유압프레스로 금형을 180℃의 온도와 60kgf/㎠의 압력으로 10분간 가열 가압한 후, 가압 상태에서 열판 내에 냉각수를 통과시켜 서서히 40℃ 이하로 냉각한 다음, 탈형한 후 테플론 천을 떼어내어 두께 0.25mm의 평균조도 0.68㎛로 엠보싱된 PTC 소자 시트를 만들었다.(이 가열 가압공정에서 고밀도 폴리에틸렌은 가교결합이 일어남)Next, between flat plate molds, a thickness of 0.17 mm, 80 denier, and a Teflon yarn having an average roughness of 1.12 µm was placed in the order of a cloth, copper foil electrode, PTC sheet, copper foil electrode, and cloth woven with Teflon yarn as described above, and then passed through cooling water. The vertical hydraulic press is equipped with a square heat transfer plate 300mm × 300mm × 50mm in thickness.The mold is heated and pressurized at a temperature of 180 ° C and a pressure of 60kgf / cm2 for 10 minutes, and then the cooling water is allowed to pass through the hotplate gradually. After cooling to 40 ° C. or lower, demolding, the Teflon fabric was removed, and a PTC device sheet embossed with an average roughness of 0.68 μm having a thickness of 0.25 mm was formed. (In this heating pressurization, high density polyethylene crosslinks).
이를 압축공기에 의하여 작동되는 공압프레스에 부착된 직경 15mm의 타발금형으로 타발하여 두께 0.25mm, 직경 15mm의 엠보싱된 PTC 소자를 얻었다.This was punched out with a punching mold having a diameter of 15 mm attached to a pneumatic press operated by compressed air to obtain an embossed PTC device having a thickness of 0.25 mm and a diameter of 15 mm.
실시예 4 : PTC 소자의 제조Example 4 Fabrication of PTC Devices
실시예 1에서 만들어진 두께 0.2mm의 PTC 시트를 100mm×100mm로 절단하고 두께 0.035mm의 전착에 의하여 한쪽 면이 미세조면을 가진 구리포일 전극(LG전선 (주))을 110mm×110mm로 절단한 다음, 2장의 구리포일 전극 사이에 PTC 시트를 개재시키는데 구리포일 전극의 미세조면이 PTC 시트를 향하도록 하였다.The sheet of 0.2 mm thick PTC sheet produced in Example 1 was cut into 100 mm x 100 mm, and a copper foil electrode (LG Wire Co., Ltd.) having a fine rough surface on one side was cut to 110 mm x 110 mm by electrodeposition of 0.035 mm. The PTC sheet was sandwiched between two copper foil electrodes so that the fine rough surface of the copper foil electrode faced the PTC sheet.
이를 사진조각방법으로 패턴요철을 형성한 평균조도 5㎛의 평판금형 사이에 두고 냉각수 통과가 가능한 가로 300mm×세로 300mm×두께 50mm의 정사각형 전열판이 장치된 입형 유압프레스로 금형을 180℃의 온도와 60kgf/㎠의 압력으로 10분간 가열 가압한 후, 가압 상태에서 열판 내에 냉각수를 통과시켜 서서히 40℃ 이하로 냉각한 다음 탈형하여 두께 0.25mm의 평균조도 1.5㎛로 엠보싱된 PTC 소자 시트를 만들었다.(이 가열 가압공정에서 고밀도 폴리에틸렌은 가교결합이 일어남)This is a vertical hydraulic press equipped with a square heat transfer plate of 300mm × 300mm × 50mm in thickness and 50mm in thickness that allows cooling water to pass between the plate molds having an average roughness of 5㎛ formed pattern irregularities by photo engraving method. After heating and pressurizing at a pressure of / cm 2 for 10 minutes, the cooling water was passed through the hot plate in a pressurized state, gradually cooled to 40 ° C. or lower, and demolded to make an embossed PTC device sheet having an average roughness of 1.5 μm with a thickness of 0.25 mm. High density polyethylene crosslinks in the heat press process)
이를 압축공기에 의하여 작동되는 공압프레스에 부착된 직경 15mm의 타발금형으로 타발하여 두께 0.25mm, 직경 15mm의 엠보싱된 PTC 소자를 얻었다.This was punched out with a punching mold having a diameter of 15 mm attached to a pneumatic press operated by compressed air to obtain an embossed PTC device having a thickness of 0.25 mm and a diameter of 15 mm.
실시예 5 : PTC 시트의 제조Example 5 Preparation of PTC Sheets
저밀도 폴리에틸렌(610A, 삼성석유화학(주)) 5.4kg을 인텐시브 믹서인 용량 30ℓ의 가압니더 믹서에 넣고 130∼140℃의 온도에서 혼련날개의 회전속도를 20rpm으로 5분간 혼련한 후 니더믹서의 내부온도를 저밀도 폴리에틸렌의 연화점에 가깝게 87℃로 낮춘 다음, 혼련날개의 회전속도를 14rpm으로 낮추고, 카본블랙(Tokablack 4300, 일본국 Tokai Carbon Co. Ltd.)을 1차로 1.6kg 넣어 2분간 혼련하고, 2차로 1.5kg 넣어 3분간 혼련하고, 3차로 1.5kg 넣어 5분간 혼련하였다. 혼련시 마찰열이 발생하는데 니더믹서의 내부온도가 85℃를 넘지않게 냉각시키며 혼련하였다.5.4 kg of low density polyethylene (610A, Samsung Petrochemical Co., Ltd.) was put into a 30 kL pressure kneader mixer, an intensive mixer, and kneaded at a speed of 130 to 140 ° C. for 5 minutes at 20 rpm, followed by kneading in the kneader mixer. The temperature was lowered to 87 ° C. close to the softening point of the low density polyethylene, and then the kneading blade rotation speed was lowered to 14 rpm, and the mixture was kneaded for 2 minutes by adding 1.6 kg of carbon black (Tokablack 4300, Japan Tokai Carbon Co. Ltd.) firstly. 1.5kg was put into 2nd kneading for 3 minutes, and 1.5kg was put into 3rd kneading for 5 minutes. Friction heat was generated during kneading, and the kneading was performed while cooling the internal temperature of the kneader mixer not to exceed 85 ° C.
다음, 위 혼련물에 가교제인 디쿠밀퍼옥사이드(dicumylperoxide) 150g을 넣고 혼련날개의 회전속도를 8rpm으로 하여 다시 5분간 혼련하였다.Next, 150 g of dicumylperoxide as a crosslinking agent was added to the kneaded material, and kneaded again for 5 minutes at a rotation speed of the kneading blade at 8 rpm.
이 혼련물 1kg을 떼어내어 2개의 롤이 서로 역방향으로 맞물려 회전하는 직경 300mm, 길이 900mm 크기의 123℃이하로 가열된 2개의 롤 사이를 통과시켜 두께 1mm의 PTC 시트를 제조하였다.1 kg of the kneaded material was removed, and two rolls were interlocked with each other in a reverse direction and passed between two rolls heated to 123 ° C. or less having a diameter of 300 mm and a length of 900 mm to rotate, thereby producing a PTC sheet having a thickness of 1 mm.
이를 분쇄기에 넣어 가로, 세로가 약 3mm 정도 크기의 펠릿상으로 만든 후 이것을 압출기에 넣어 T다이를 통과시키고 두께조정을 위하여 2개의 롤이 서로 역방향으로 맞물려 회전하는 직경 300mm, 길이 350mm의 123℃ 이하로 가열된 2개의 롤 사이를 통과시켜 두께 0.2mm, 폭 300mm, 길이 500mm의 PTC 시트를 제조하였다.Put it into a grinder to make pellets of about 3mm in width and length, and then put it in an extruder and pass it through a T-die.The two rolls are interlocked with each other in opposite directions for thickness adjustment.The diameter is 300mm and 350mm in length and below 123 ℃. A PTC sheet having a thickness of 0.2 mm, a width of 300 mm, and a length of 500 mm was produced by passing between two rolls heated with a.
실시예 6 : PTC 소자의 제조Example 6 Fabrication of PTC Devices
실시예 5에서 만들어진 두께 0.2mm의 PTC 시트를 100mm×100mm로 절단하고 두께 0.035mm의 전착에 의하여 한쪽 면이 미세조면을 가진 구리포일 전극(LG전선(주))을 110mm×110mm로 절단한 다음, 2장의 구리포일 전극 사이에 PTC 시트를 개재시키는데 구리포일 전극의 미세조면이 PTC 시트를 향하도록 하였다.After cutting the 0.2 mm thick PTC sheet produced in Example 5 into 100 mm x 100 mm and cutting the electrode foil of 0.035 mm thick into one, a copper foil electrode (LG Wire Co., Ltd.) having a fine rough surface was cut into 110 mm x 110 mm. The PTC sheet was sandwiched between two copper foil electrodes so that the fine rough surface of the copper foil electrode faced the PTC sheet.
이를 직경 600∼710㎛의 금강사를 사용하여 공기압 50 kgf/㎠로 15분간 분사 처리하여 평균조도 5.12㎛의 요철이 형성된 평판금형 사이에 두고 냉각수 통과가 가능한 가로 300mm×세로 300mm×두께 50mm의 정사각형 전열판이 장치된 입형 유압프레스로 금형을 180℃의 온도와 60kgf/㎠의 압력으로 10분간 가열 가압한 후, 가압상태에서 열판내에 냉각수를 통과시켜 서서히 40℃ 이하로 냉각한 다음 탈형하여 두께 0.25mm의 평균조도 3.56㎛로 엠보싱된 PTC 소자 시트를 만들었다.(이 가열 가압 공정에서 저밀도 폴리에틸렌은 가교결합이 일어남)It is sprayed for 15 minutes using 50kgf / cm2 of pneumatic steel with a diameter of 600 ~ 710㎛, and is placed between plate molds with an average roughness of 5.12㎛, and 300mm × 300mm × 50mm square heat transfer plate for cooling water. The mold was pressurized by heating the mold at a temperature of 180 ° C. and a pressure of 60 kgf / cm 2 for 10 minutes. Then, the pressurized water was allowed to pass through the cooling water in the hot plate, gradually cooled to 40 ° C. or lower, and demolded to a thickness of 0.25 mm. An PTC element sheet embossed with an average roughness of 3.56 μm was made. (The low density polyethylene crosslinks in this heating press process.)
이를 압축공기에 의하여 작동되는 공압프레스에 부착된 직경 15mm의 타발금형으로 타발하여 두께 0.25mm, 직경 15mm의 엠보싱된 PTC 소자를 얻었다.This was punched out with a punching mold having a diameter of 15 mm attached to a pneumatic press operated by compressed air to obtain an embossed PTC device having a thickness of 0.25 mm and a diameter of 15 mm.
실시예 7 : PTC 소자의 제조Example 7 Fabrication of PTC Devices
실시예 5에서 만들어진 두께 0.2mm의 PTC 시트를 100mm×100mm로 절단하고 두께 0.035mm의 전착에 의하여 한쪽 면이 미세조면을 가진 구리포일 전극(LG전선 (주))을 110mm×110mm로 절단한 다음, 2장의 구리포일 전극 사이에 PTC 시트를 개재시키는데 구리포일 전극의 미세조면이 PTC 시트를 향하도록 하였다.After cutting the 0.2 mm thick PTC sheet produced in Example 5 to 100 mm x 100 mm and cutting the electrode foil of 0.035 mm thick, the copper foil electrode (LG wire) was cut into 110 mm x 110 mm. The PTC sheet was sandwiched between two copper foil electrodes so that the fine rough surface of the copper foil electrode faced the PTC sheet.
다음, 평판금형 사이에 두께 0.17mm, 100 데니어, 평균조도 1.12㎛인 테플론사로 평직된 천, 구리포일 전극, PTC 시트, 구리포일 전극, 위와 같은 테플론사로 평직된 천의 순서로 적치한 후 냉각수 통과가 가능한 가로 300mm×세로 300mm×두께 50mm의 정사각형 전열판이 장치된 입형 유압프레스로 금형을 180℃의 온도와 60kgf/㎠의 압력으로 10분간 가열 가압한 후, 가압 상태에서 열판 내에 냉각수를 통과시켜 서서히 30℃ 이하로 냉각한 다음, 탈형한 후 테플론 천을 떼어내어 두께 0.25mm의 평균조도 0.68㎛로 엠보싱된 PTC 소자 시트를 얻었다.(이 가열 가압공정에서 저밀도 폴리에틸렌은 가교결합이 일어남)Next, between flat plate molds, a thickness of 0.17 mm, 100 denier, and an average roughness of 1.12 µm was placed in the order of a cloth woven with Teflon yarn, a copper foil electrode, a PTC sheet, a copper foil electrode, and a cloth woven with Teflon yarn as described above, and then passed through a coolant. The vertical hydraulic press is equipped with a square heat transfer plate 300mm × 300mm × 50mm in thickness.The mold is heated and pressurized at a temperature of 180 ° C and a pressure of 60kgf / cm2 for 10 minutes, and then the cooling water is allowed to pass through the hotplate gradually. After cooling to 30 ° C. or lower, demolding, the Teflon fabric was removed to obtain a PTC device sheet embossed with an average roughness of 0.68 μm with a thickness of 0.25 mm. (The low density polyethylene crosslinks in this heating and pressing process.)
이를 압축공기에 의하여 작동되는 공압프레스에 부착된 직경 15mm의 타발금형으로 타발하여 두께 0.25mm, 직경 15mm의 엠보싱된 PTC 소자를 얻었다.This was punched out with a punching mold having a diameter of 15 mm attached to a pneumatic press operated by compressed air to obtain an embossed PTC device having a thickness of 0.25 mm and a diameter of 15 mm.
실시예 8 : PTC 소자의 제조Example 8 Fabrication of PTC Devices
실시예 5에서 만들어진 두께 0.2mm의 PTC 시트를 100mm×100mm로 절단하고 두께 0.035mm의 전착에 의하여 한쪽 면이 미세조면을 가진 구리포일 전극(LG전선 (주))을 110mm×110mm로 절단한 다음, 2장의 구리포일 전극 사이에 PTC 시트를 개재시키는데 구리포일 전극의 미세조면이 PTC 시트를 향하도록 하였다.After cutting the 0.2 mm thick PTC sheet produced in Example 5 to 100 mm x 100 mm and cutting the electrode foil of 0.035 mm thick, the copper foil electrode (LG wire) was cut into 110 mm x 110 mm. The PTC sheet was sandwiched between two copper foil electrodes so that the fine rough surface of the copper foil electrode faced the PTC sheet.
이를 사진조각방법으로 패턴요철을 형성한 평균조도 5㎛의 평판금형 사이에 두고 냉각수 통과가 가능한 가로 300mm×세로 300mm×두께 50mm의 정사각형 전열판이 장치된 입형 유압프레스로 금형을 180℃의 온도와 60kgf/㎠의 압력으로 10분간 가열 가압한 후, 가압 상태에서 열판 내에 냉각수를 통과시켜 서서히 40℃ 이하로 냉각한 다음, 탈형하여 두께 0.25mm의 평균조도 1.5㎛로 엠보싱된 PTC 소자 시트를 만들었다.(이 가열 가압공정에서 저밀도 폴리에틸렌은 가교결합이 일어남)This is a vertical hydraulic press equipped with a square heat transfer plate of 300mm × 300mm × 50mm in thickness and 50mm in thickness that allows cooling water to pass between the plate molds having an average roughness of 5㎛ formed pattern irregularities by photo engraving method. After heat pressurization at a pressure of / cm 2 for 10 minutes, the cooling water was gradually passed through the hot plate in a pressurized state, cooled slowly to 40 ° C. or lower, and then demolded to produce an embossed PTC device sheet having an average roughness of 1.5 μm of thickness of 0.25 mm. Low density polyethylene crosslinks in this heating press process)
이를 압축공기에 의하여 작동되는 공압프레스에 부착된 직경 15mm의 타발금형으로 타발하여 두께 0.25mm, 직경 15mm의 엠보싱된 PTC 소자를 얻었다.This was punched out with a punching mold having a diameter of 15 mm attached to a pneumatic press operated by compressed air to obtain an embossed PTC device having a thickness of 0.25 mm and a diameter of 15 mm.
비교예 1 : PTC 소자의 제조Comparative Example 1: Fabrication of PTC Device
실시예 1에서 만들어진 두께 0.2mm의 PTC 시트를 100mm×100mm로 절단하고 두께 0.035mm의 전착에 의하여 한쪽 면이 미세조면을 가진 구리포일 전극(LG전선(주))을 110mm×110mm로 절단한 다음, 2장의 구리포일 전극 사이에 PTC 시트를 개재시키는데 구리포일 전극의 미세조면이 PTC 시트를 향하도록 하였다.The sheet of 0.2 mm thick PTC sheet produced in Example 1 was cut into 100 mm x 100 mm, and a copper foil electrode (LG Wire Co., Ltd.) having a fine roughness on one side was cut into 110 mm x 110 mm by electrodeposition of 0.035 mm. The PTC sheet was sandwiched between two copper foil electrodes so that the fine rough surface of the copper foil electrode faced the PTC sheet.
이를 평판금형 사이에 두고 냉각수 통과가 가능한 가로 300mm×세로 300mm×두께 50mm의 정사각형 전열판이 장치된 입형 유압프레스로 금형을 180℃의 온도와 60kgf/㎠의 압력으로 10분간 가열 가압한 후, 가압상태에서 열판내에 냉각수를 통과시켜 서서히 40℃ 이하로 냉각한 다음 탈형하여 두께 0.25mm, 평균조도 0.16㎛의 PTC 소자 시트를 만들었다.(이 가열 가압 공정에서 고밀도 폴리에틸렌은 가교결합이 일어남)It is a vertical hydraulic press equipped with a square plate of horizontal 300mm × 300mm × 50mm thickness that allows cooling water to pass between the plate molds, and the mold is heated and pressurized for 10 minutes at a temperature of 180 ° C and a pressure of 60kgf / ㎠, and then pressurized. After passing through the cooling water in the hot plate was slowly cooled to 40 ℃ or less and demolded to form a PTC device sheet of 0.25mm thickness and 0.16㎛ average roughness (high density polyethylene crosslinked in this heating and pressing process).
이를 압축공기에 의하여 작동되는 공압프레스에 부착된 직경 15mm의 타발금형으로 타발하여 두께 0.25mm, 직경 15mm의 PTC 소자를 얻었다.This was punched out with a punching die having a diameter of 15 mm attached to a pneumatic press operated by compressed air to obtain a PTC device having a thickness of 0.25 mm and a diameter of 15 mm.
비교예 2 : PTC 소자의 제조Comparative Example 2: Fabrication of PTC Device
실시예 5에서 만들어진 두께 0.2mm의 PTC 시트를 100mm×100mm로 절단하고 두께 0.035mm의 전착에 의하여 한쪽 면이 미세조면을 가진 구리포일 전극(LG전선(주))을 110mm×110mm로 절단한 다음, 2장의 구리포일 전극 사이에 PTC 시트를 개재시키는데 구리포일 전극의 미세조면이 PTC 시트를 향하도록 하였다.After cutting the 0.2 mm thick PTC sheet produced in Example 5 into 100 mm x 100 mm and cutting the electrode foil of 0.035 mm thick into one, a copper foil electrode (LG Wire Co., Ltd.) having a fine rough surface was cut into 110 mm x 110 mm. The PTC sheet was sandwiched between two copper foil electrodes so that the fine rough surface of the copper foil electrode faced the PTC sheet.
이를 평판금형 사이에 두고 냉각수 통과가 가능한 가로 300mm×세로 300mm×두께 50mm의 정사각형 전열판이 장치된 입형 유압프레스로 금형을 180℃의 온도와 60kgf/㎠의 압력으로 10분간 가열 가압한 후, 가압상태에서 열판내에 냉각수를 통과시켜 서서히 40℃ 이하로 냉각한 다음, 탈형하여 두께 0.25mm, 평균조도 0.16㎛의 PTC 소자 시트를 만들었다.(이 가열 가압 공정에서 저밀도 폴리에틸렌은 가교결합이 일어남)It is a vertical hydraulic press equipped with a square plate of horizontal 300mm × 300mm × 50mm thickness that allows cooling water to pass between the plate molds, and the mold is heated and pressurized for 10 minutes at a temperature of 180 ° C and a pressure of 60kgf / ㎠, and then pressurized. After passing through the cooling water in the hot plate, and gradually cooled to 40 ° C. or lower, demolding resulted in a PTC element sheet having a thickness of 0.25 mm and an average roughness of 0.16 μm. (In this heating and pressing process, low density polyethylene crosslinks).
이를 압축공기에 의하여 작동되는 공압프레스에 부착된 직경 15mm의 타발금형으로 타발하여 두께 0.25mm, 직경 15mm의 PTC 소자를 만들었다.This was punched out by a punching die of 15 mm in diameter attached to a pneumatic press operated by compressed air to make a PTC device having a thickness of 0.25 mm and a diameter of 15 mm.
본 발명에 의하여 제조된 PTC 소자를 실시예 별로 정리한 후 초기저항을 측정한 결과 다음 표에서와 같이 본 발명에 의하여 제조된 PTC 소자가 종래의 PTC 소자에 비하여 25℃에서의 초기저항이 현저히 감소된 것을 볼 수 있다.As a result of measuring the initial resistance after arranging the PTC devices manufactured according to the present invention according to the examples, the initial resistance at 25 ° C. of the PTC devices manufactured according to the present invention was significantly reduced as shown in the following table. You can see it.
위와 같이 본 발명에서는 PTC 소자를 엠보싱하여 표면적을 증가시킴으로써 제한된 크기의 PTC 소자의 초기저항을 낮출 수 있게 되었다.As described above, in the present invention, it is possible to lower the initial resistance of the PTC device having a limited size by increasing the surface area by embossing the PTC device.
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