KR100767058B1

KR100767058B1 - 피티씨 고분자시트-전극 복합체의 제조방법

Info

Publication number: KR100767058B1
Application number: KR1020060126134A
Authority: KR
Inventors: 노치우; 장영욱; 정승철
Original assignee: 주식회사 폴리센
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2007-10-17
Also published as: KR20070001041A

Abstract

본 발명은 피티씨(PTC, positive temperature coefficient) 고분자 시트-전극 복합체의 제조방법에 관한 것으로, 전도성 미립자 충전제와 가교조제를 포함하는 고분자 조성물을 마련하는 단계와; 상기 고분자 조성물을 압출하여 시트를 형성하는 단계와; 상기 시트에 마이크로파 에너지를 가하여 가교처리하는 단계와; 상기 가교처리된 시트의 적어도 일면에 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의해 피티씨 고분자의 가교가 균일하고 간단하게 이루어는 피티씨 고분자 시트-전극 복합체의 제조방법이 제공된다.

PTC 고분자 조성물, 폴리 올레핀 결정성 고분자 수지, 폴리에틸렌 공중합체,저저항, 저온 트립, PTC 강도, 마이크로파 에너지, 가교

Description

피티씨 고분자시트-전극 복합체의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF PTC POLYMER SHEET-ELECTRODE ASSEMBLY}

도 1은 본 발명으로 제조된 PTC 특성을 갖는 고분자 써미스터를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 PTC 시트 전극형성과 동시에 이루어지는 가교 공정을 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 마이크로파 발생 장치를 도시한 도면.

도 4는 실시예 2에 대한 PTC 특성을 갖는 고분자 써미스터의 PTC특성을 도시한 그래프

< 도면의 주요 부분에 대한 설명 >

11 : PTC 소자, 12,27 : 금속 전극

13 : 리드와이어, 14,21 : PTC 고분자 조성물

15 : 고분자 PTC 써미스터, 22 : 단일 스크루 압출기

23 : 시트 다이, 24 : PTC 고분자 조성물 시트

25 : 마이크로파 발생장치, 26 : 로울-오프(Roll-Off)

28 : 라미네이터 가열 로울, 29 : PTC 시트

31 : 마이크로파 발생 전원, 32 : 서큘레이트

33 : 더미로드, 34 : 파워 모니터

35 : 임피던스 조정기, 36 : 애플리케이터

37 : 마이크로파 에너지

본 발명은 피티씨 고분자 시트-전극의 복합체의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 PTC 고분자 조성물은 전자회로의 보호소자로 사용되고 있는 써미스터(Thermistor)에 사용되는 고분자 재료의 일종이다. 그리고 PTC 써미스터는 BaTiO₃를 주성분으로 미량의 희토류 Dopant를 첨가해서 전도성을 부여한 N형 반도체타입의 PTC 세라믹과 전기 부도체인 고분자 수지에 카본블랙과 같은 전도성 충전제가 첨가된 전도성 고분자 조성물의 온도변화에 따른 저항 변화를 이용하는 PTC 고분자로 크게 대별할 수 있다. 세라믹 물질로 만들어진 PTC 소자는 오랫동안 널리 이용 되어져 왔지만, 상온에서 상대적으로 높은 저항값을 가지므로 적용범위에 제한을 받고 높은 공정비용을 초래하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 일환으로 상온에서 작은 저항 값을 가질 뿐만 아니라 세라믹 공정에 비해 상대적으로 제조가 용이한 전도성 고분자 조성물이 개발되었으며, 그 예로는 미국특허 제4,237,441호, 제4,545,926호 및 제5,880,668호를 들 수 있다.

PTC 소자가 온도변화에 따른 가역적인 저항변화 특성을 이용하여 전자부품 및 회로의 과전류 보호용, 정온발열 히터용, TV 디가우징(Degaussing)용, 모터기동용, 온도센서용 등으로 다양하게 사용되고 있으며, PTC 고분자는 기존의 PTC 세라믹과 거의 같은 기능을 가지고 있으면서 그들의 반응온도, 시간 및 용적의 차별화로 인하여 전자부품의 경박단소 지향적인 개발방향에 따라 많은 전자부품 회로의 과부하 및 과열방지용 보호소자로 채택되고 있다.

PTC 고분자는 기본적으로 결정성 고분자 수지에 전도성 물질이 잘 분산되어져 있어 상온 및 정상상태에서는 도체(저저항상태)로 작용하지만 과부하 또는 과열과 같은 비정상적인 상태에서 발생되는 과잉발열에 의한 PTC 고분자 소자 자체의 미세 체적팽창 및 결정성 고분자의 열용융에 의한 비결정화가 이루어지면서 고분자 수지와 잘 분산되어져 있는 도전성 물질간의 격자거리가 이격 되면서 특정온도 이상의 범위에서 비전도성(고저항상태)으로 급격한 자발적 전이가 일어나면서 전자회로에 인가되는 전류를 순간적으로 차단하여 전자회로를 보호하는 기능을 가지고 있다.

PTC 성능을 지배하는 인자로서는 사용되는 결정성 고분자 수지의 종류 및 전도체의 입자 크기, 비표면적 및 전기적 특성, 그리고 PTC 소자 자체의 열팽창 및 수축과 같은 기계적 반복 운동 및 열노출에 의한 고분자수지의 열화현상을 충분히 극복할 정도의 수지 내구성을 보장하는 가교도(Crosslink)의 확보 및 전극과 수지 층간의 계면첩착의 밀착성 확보를 통한 누설전류 및 계면저항의 최소화가 PTC 고분자 소자 개발의 주요 관점이다.

카본블랙을 충진한 전도성 (반)결정질 고분자 조성물에서 PTC 현상이 나타나는 메커니즘은 두가지 주요한 요인에 의한 것으로 첫번째는 퍼콜리션 쓰레스홀드값(Percolation Threshold)인데, 이것은 조성물에 도전통로를 형성시키기 시작하는 임계함량을 말한다. 충진제를 고함량으로 충진된 도전성 고분자 조성물은 상온에서 작은 저항값을 갖지만 매우 높은 용융점도와 최종제품이 부서지기 쉽고, 또한 PTC 효과를 감소시킨다. 즉 상온과 고온영역에서의 상대적인 저항값 차이가 크게 나타나지 않아 보호소자로서의 기능이 반감된다. 두번째는 매트릭스의 용융점에서의 부피 팽창계수의 변화로 인한 고분자의 용융점에서 비체적의 급격한 변화가 일어나므로 상대적인 절연효과를 기대할 수 있다. 카본블랙을 충진한 전도성 고분자 조성물의 상온 전도성과 PTC 특성은 카본블랙 구조 및 함량, 고분자 매트릭스의 특성, 고분자-카본블랙간의 상호인력, 가공조건 등과 같은 여러 요인의 영향을 받는다.

예를 들면 대한민국 특허공개공보 98-703168에는 결정성이 높은 고밀도 폴리에틸렌에 미립 전도성 충전제로 DBP가 65~85cm²/100g인 카본블랙을 사용하고, 이를 다단계로 혼합하여 PTC 이상치 높이를 향상시키는 방법이 개시되어 있다. 이와 같 은 방법은 상기한 바와 같이 고밀도 폴리에틸렌 및 카본블랙을 다량 사용하고 있어 전도성 고분자의 기계적 물성을 떨어뜨리고 이로 인해 전극 부착 시 가공성이 불량하고 부착력이 떨어진다는 문제점을 갖는다.

또한 일본 특허공개공보 제5-109502호, 및 미국 특허 제3,351,882호에서는 PTC 고분자 조성물과 전극사이의 접착성을 향상 시키기 위해 전극의 표면을 화학적 또는 물리적으로 처리하여 그 표면을 거칠게 하거나 특별하게 제작한 전극을 사용하였다. 하지만 이러한 방법들은 접촉저항의 문제가 만족할 만큼 해결되지 않을 뿐만 아니라 몇 번의 단락전류가 흐르는 경우 초기와 동일한 저항 값을 갖는 반복안정성이 결여된다는 결점이 있다.

PTC 고분자 재료의 PTC 현상은 고분자 내의 결정(Crystal)상태와 비결정(Amorphous) 상태간의 변화와 고분자 수지의 용융점 바로 직전의 온도에서 형성된 전자터널의 갑작스런 감소로 인해 전기저항이 높아져서 PTC 현상이 나타난다. 그러나 폴리에틸렌 등의 열가소성 매트릭스를 사용하면 PTC 전이 이상의 온도 즉, 용융점을 지나서는 압축된 카본블랙이 새로운 전도성 사슬 구조(Conductive Network)를 형성하기 위한 팽창, 재배열현상에 의한 NTC현상이 나타난다. NTC 현상은 고온에서 고분자의 탄성계수의 감소에 의한 것으로 추정하는데, 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 가교(Crosslink) 공정이 사용되고 있으며, 가교방법으로는 열에너지(Thermal Energy)의 직접적인 인가를 통한 화학적 가교 방법과 입자의 운 동에너지(Kinetic Energy)를 이용한 감마선 또는 전자빔 조사(Irradiation) 가교 방법이 일반적으로 사용되고 있다(미국 특허 4237441). 종래의 화학적 가교 방법은 균일하고 효율적인 가교 구조를 얻을 수 있는 장점이 있는 반면에 전도성 고분자 물질과 가교조제의 혼합과정에서 가교가 진행될 수 있어 혼합공정 온도상의 제약이 따르고 프레스 가교 공정으로 제품의 생산성과 품질의 균일성을 확보하기 어려운 문제점이 있다. 그리고 감마선 또는 전자빔 조사(Irradiation) 가교 방법은 통상 성형물의 냉각 후 진행되는데 분자의 유동이 없는 상태에서 가교된 후 입자의 운동에너지가 일부 열에너지로 변환되어 PTC 고분자 조성물의 용융으로 인해 다시 유동이 생기게 되면 고분자의 구조 변화와 함께 전도성 충진제로 사용된 카본 블랙 입자 등의 이동에 의해 PTC 특성이나 저항값의 재현성이 떨어지며 또한 가교처리 설비가 매우 고가라는 문제점이 있다(대한민국 특허공개공보 98-703169호).

휴대용 전자기기의 전원인 리튬이온 이차전지의 외부단자 단락과 과충전에 의한 비정상적인 과전류의 유입으로 발생되는 줄(Joule)열로 인해 배터리셀 자체온도가 75℃ 를 초과하면 배터리셀 내부에서 활물질 및 전해액의 기화에 의한 압력증가와 분리막(Seperator)의 열적 변형에 의해 배터리셀 자체의 성능 및 수명 저하가 일어나기 시작한다. 특히 정극, 음극의 분리 및 단락방지와 전해액의 보호 그리고 리튬이온 투과 기능을 가지는 폴리올레핀 재질로 이루어진 다공구조 박막의 분리막이 열적 손상을 입게 되면 분리막의 기공이 차단되어 리튬이온의 이동 제한으로 배터리셀의 성능 및 수명은 치명적인 악영향을 받는다. 따라서 리튬이온 이차전지의 수명 및 성능을 안전하게 유지하고 안전사고를 예방하기 위해서는 PTC 고분자 소자에 배터리셀의 온도상승을 일으키는 과전류의 유입을 보다 빠른 시간내에 효과적으로 차단할 수 있는 낮은 트립 온도 특성이 반드시 요구된다.

그리고 휴대 전자·정보기기의 개인화, 경량화 및 멀티미디어화가 빠르게 진행됨에 따라 소비되는 전력이 많아지게 됨으로써 에너지 밀도의 고용량화를 요구하는 리튬이온 이차전지의 정상작동 중 전력소모를 최소화함으로써 기존 제품 보다 사용시간의 연장을 실현하기 위해서는 PTC 고분자 소자에 낮은 실온 저항치 특성이 반드시 요구된다.

본 발명의 목적은 피티씨 고분자의 가교가 균일하고 간단하게 이루어는 피티씨 고분자 시트-전극 복합체의 제조방법을 제공하는 것이다.

이하의 실시예에서는 피티씨 고분자시트-전극 복합체가 써미스터로 사용되는 경우를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명에 따른 피티씨 고분자시트-전극 복합체는 면상발열체로도 적용가능하다. 면상발열체로 사용될 경우 전극은 피티씨 고분자시트의 양면에 형성되거나 일면에만 형성될 수 있다. 전극이 피티씨 고분자시트의 일면에만 형성되는 경우 피티씨 고분자시트의 타면에는 양면테이프가 부착될 수 있다.

면상발열체는 자동차의 미러, 자동차 시트, 냉장고, 김치냉장고, 매트, 의복 등에 적용될 수 있다.

본 발명에 의한 저온 트립 특성 및 저저항 특성을 갖는 고분자 PTC 써미스터(피티씨 고분자 시트-전극 복합체)의 제조방법은

(1) PTC 고분자 조성물 제조공정과,

(2) PTC 시트 전극형성과 동시에 이루어지는 가교 공정과,

(3) 가교된 PTC 시트 펀치공정과,

(4) 솔더링공정과,

(5) 열처리공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 (1) PTC 고분자 조성물 제조공정은 가교조제 및 산화방지제를 유기용매에 용해시키고 1종류 이상의 파우더 타입 결정성 고분자 수지를 그 용액에 함침 시켜 일정 속도로 교반한 후 진공오븐에서 건조 하여 유기용매를 제거하고 가교 조제가 파우더 타입 결정성 고분자 수지 표면에 물리적으로 흡착된 조성물을 제조하는 공정과 1종류 이상의 폴리에틸렌 공중합체에 전도성 미립자 충전제를 공중합체의 용융점 이상에서 밤바리믹서 또는 2축 혼련 압출기로 혼련하여 폴리에틸렌 공중합체의 고분자 매트릭스 내에 전도성 미립자가 분산된 조성물을 제조하는 공정과 가교조제 및 산화방지제가 물리적으로 흡착된 1종류 이상의 파우더 타입 결정성 고분자 수지 조성물과 폴리에틸렌 공중합체의 고분자 매트릭스 내에 전도성 미립자가 분산된 조성물을 가교 조제가 열분해 되지 않는 결정성 고분자 수지의 용융점 이상에서 밤바리믹서 또는 2축 혼련 압출기로 혼련하여 PTC 고분자 조성물을 제조하는 공정이며,

상기 (2) PTC 시트 전극형성과 동시에 이루어지는 가교 공정은 PTC 고분자 조성물을 가교 조제가 열분해 되지 않는 결정성 고분자 수지의 용융점 이상에서 단일 스크루 압출기로 용융 압출하여 기어 펌프 및 시트 다이를 거쳐 얇은 PTC 고분자 조성물 시트로 압출 될 때 마이크로파가 조사되어 가교되고 연속공정으로 이 시트 양면에 금속성 포일을 라미네이트한 다음 냉각하여 일정한 크기로 절단하는 공정이며,

상기 (3) 가교된 PTC 시트 펀치공정은 상기 가교된 PTC 시트를 적당한 크기와 모양으로 펀치하는 공정이며,

상기 (4) 솔더링공정은 금속 리드와 PTC 고분자 조성물의 금속 전극 간의 결합을 위한 공정이며,

상기 (5) 열처리공정은 고분자 PTC 써미스터의 제조공정에서 PTC 고분자 조성물의 열적 스트레스를 해소 시키기 위한 공정이다.

상기 (1) PTC 고분자 조성물 제조공정에서, 폴리올레핀계 결정성 고분자 수지로는 용융지수 3 ~ 12, 융점 103 ~ 123℃인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 용융지수 5 ~ 10, 융점 110 ~ 130℃인 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 용융지수 1 ~ 15, 융점 128 ~ 133℃인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는 폴리올레핀 결정성 고분자수지로 이루어지는 군으로부터 한 가지 이상 선택하는 것이 바람직하며, 비극성(Nonpolar)인 폴리에틸렌 고분자 수지의 마이크로파 에너지에 의한 원활한 가교 구조 형성을 위해 그리고 폴리에틸렌 고분자 수지 표면에 물리적으로 흡착되는 가교 조제의 균일한 분포에 의한 PTC 고분자 조성물의 가교도 균일성을 확보하기 위해 파우더 타입 결정성 고분자 수지가 더욱 바람직하다. 폴리에틸렌 공중합체로는 용융지수 3 ~ 15, 융점 60 ~ 95℃인 에틸렌 아크릴릭 엑시드(EAA), 용융지수 5 ~ 15, 융점 60 ~ 90℃인 에틸렌 메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA), 용융지수 2 ~ 10, 융점 60 ~ 90℃인 에틸렌 에틸 아크릴레이트 공중합체(EEA), 용융지수 2 ~ 15, 융점 80 ~ 100℃인 에틸렌 부틸 아크릴레이트 공중합체(EBA), 용융지수 1 ~ 15, 융점 65 ~ 100℃인 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)를 포함하는 폴리에틸렌 공중합체로 이루어지는 군으로부터 한 가지 이상 선택하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전도성 미립자 충전제로는 니켈분말, 금분말, 구리분말, 은도금된 구리분말, 금속합금분말, 카본블랙, 탄소분말 또는 흑연이 적당하며, 이중에서 특히, 입자크기가 50~90㎚, DBP 수치가 60~100cm³/100g인 카본 블랙이 바람직하다.

또한, 상기 가교 조제로는 극성(Polar) 과산화물이 사용되며, 4-chloro tert.butyl perbenzoate, ditert.butyl peroxy terephthalate, 3-tert.butyl peroxy-3 (4-chlorphenyl) phthalide를 포함하는 극성 과산화물로 이루어지는 군으로부터 한 가지가 선택하는 것이 바람직하다.

상기 PTC 고분자 조성물의 조성은, 10~50중량%의 폴리올레핀계 결정성 고분자 수지, 10~50중량%의 폴리에틸렌 공중합체, 30∼50중량%의 전도성 미립자 충전제, 0.1~1중량%의 가교 조제, 0.1∼0.5중량%의 산화방지제가 바람직하다.

상기 PTC 고분자 조성물의 마이크로파 에너지를 이용한 가교 공정에는 마그네트론 마이크로파 조사 방식이 바람직하다.

본 발명을 첨부도면을 참고로 하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 PTC 시트 전극형성과 동시에 이루어지는 가교 공정을 나타낸 것이다.

도 2에 의하면, 상기 PTC 고분자 조성물 제조공정을 통해 제조된 상기 PTC 고분자 조성물(21)은 단일 스크루 압출기(22)로 공급되어 용융 압출된 후 기어 펌프를 통해 일정량으로 시트 다이(23)에 연속 공급되면서 압출되어 나오는 얇은 PTC 고분자 조성물 시트(24)에 마그네트론 마이크로파 발생장치(25)를 이용하여 적용 주파수 2.45GHz, 적용 최고 출력 3kW의 마이크로파 에너지를 조사하여 가교 공정을 행하는 동시에, 이 PTC 고분자 조성물 시트(24)의 양면에 로울-오프(Roll-Off)(26)로부터 풀려져 나온 금속성 포일(27)이 라미네이터의 가열 로울(28) 사이에서 일정 압력과 온도로 라미네이션 되는 공정을 거치고, 냉각 터널을 통해 냉각되어 나오면서 커터로 일정한 크기로 절단되어 PTC 시트(29)가 제조된다.

PTC 고분자 조성물의 가교 공정에 적용되는 마이크로파 에너지 발열량 P는 다음과 같다.

P = K f E²ε tanδ

P : 전력 손실(Power Dissipation), W/cm³

K : 상수(Constant), 55.61 ㅧ 10^-14

f : 적용 주파수(Applied Frequency), Hz

E : 전기장 세기(Electric Field Strength), V/cm

ε : 유전 상수(Dielectric Constant)

tanδ : 유전체의 손실각 (Dielectric Loss Tangent)

상기 일정한 크기로 절단된 PTC 시트(29)는 적당한 크기와 모양으로 펀치한다.

상기 적당한 크기와 모양으로 펀치한 PTC 소자(11) 양측 표면의 금속 전극(12)에 한쌍의 리드와이어(13)가 각각 접합되어 솔더링 공정이 이루어진다.

상기 솔더링 된 PTC 소자를 열처리 공정을 통해 제조공정에서 PTC 고분자 조성물의 열적 스트레스를 해소 시키고 리튬이온 이차전지의 수명 및 성능을 안전하게 유지하고 동작 가능 시간을 최대화 할 수 있는 저온 트립 특성 및 저저항 특성의 고분자 PTC 써미스터(15)를 제조한다.

본 발명에 의해 제조된 고분자 PTC 써미스터(15)를 도 1에 나타내었다.

이하에서, 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하고자 한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명의 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

a) 가교 조제 ditert.butyl peroxy terephthalate 0.9중량%와 산화방지제 0.1중량%를 유기용매에 녹인 용액에 파우더 타입의 MI(Melt Index) 4인 LDPE 12중량%, MI 7인 HDPE 6.8중량%를 함침시켜 일정 시간 교반 후 12시간 동안 진공 건조기 내에서 유기용매를 제거하고 가교 조제를 파우더 타입 LDPE/HDPE 결정성 고분자 수지 표면에 물리적으로 흡착 시킨 조성물을 제조하고, b) MI 5인 EEA 16.1중량%, MI 3인 EBA 14.1중량%와 입자크기가 82㎚, DBP값이 80cm³/100g인 카본 블랙 50중량%를 밤바리 믹서에 투입하여 110℃ 및 40rpm에서 15분간 1회 혼련하여 전도성 미립자가 충전된 조성물을 제조하고, c) a)와 b)공정에 의해 제조된 조성물을 밤바리 믹서에 투입하여 가교 조제가 열분해 되지 않는 온도인 140℃ 및 40rpm에서 10분간 3회 반복 혼련하여 PTC 고분자 조성물을 제조한 다음 적용 주파수 2.45GHz, 적용 출력 1.5kW의 조건으로 가교와 동시에 PTC 시트의 전극을 형성하고 펀치, 솔더링, 및 열처리 과정을 거쳐 고분자 PTC 써미스터를 제조하였다.

(실시예 2)

a) 가교 조제 ditert.butyl peroxy terephthalate 0.9중량%와 산화방지제 0.1중량%를 유기용매에 녹인 용액에 파우더 타입의 MI(Melt Index) 4인 LDPE 12중량%, MI 7인 HDPE 6.8중량%를 함침시켜 일정 시간 교반 후 12시간 동안 진공 건조기 내에서 유기용매를 제거하고 가교 조제를 파우더 타입 LDPE/HDPE 결정성 고분자 수지 표면에 물리적으로 흡착 시킨 조성물을 제조하고, b) MI 6인 EVA 19중량%, MI 3인 EBA 11.2중량%와 입자크기가 82㎚, DBP값이 80cm³/100g인 카본 블랙 50중량%를 밤바리 믹서에 투입하여 110℃ 및 40rpm에서 15분간 1회 혼련하여 전도성 미립자가 충전된 조성물을 제조하고, c) a)와 b)공정에 의해 제조된 조성물을 밤바리 믹서에 투입하여 가교 조제가 열분해 되지 않는 온도인 140℃ 및 40rpm에서 10분간 3회 반복 혼련하여 PTC 고분자 조성물을 제조한 다음 적용 주파수 2.45GHz, 적용 출력 1.5kW의 조건으로 가교와 동시에 PTC 시트의 전극을 형성하고 펀치, 솔더링, 및 열처리 과정을 거쳐 고분자 PTC 써미스터를 제조하였다.

(비교예 1)

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, PTC 고분자 조성물의 가교는 입자에너지 100Mrads의 전자빔 조사를 통해 이루어졌다.

(비교예 2)

상기 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하되, PTC 고분자 조성물의 가교는 입자에너지 100Mrads의 전자빔 조사를 통해 이루어졌다.

상기 실시예 1 내지 2, 및 비교예 1 내지 2에 따라 제조된 고분자 PTC 써미스터의 특성은 다음의 표 1과 같다.

[표 1]

	실온저항 (R₁) ohmcm	트립 후 저항 (R_1MAX) ohmcm	트립시간 (sec.)	PTC 강도 Log(R₁/ R_MAX)
실시예 1	0.38	0.71	4.5	4.7
실시예 2	0.45	0.82	4.2	4.6
비교예 1	0.81	1.56	5.3	3.9
비교예 2	0.89	1.75	4.9	3.7

상기 표 1의 결과에 의하면, 본 발명에 의한 고분자 PTC 써미스트는 실온(25℃)에서의 저항(R₁)이 0.45ohmcm 이하이고, 트립 후 저항(R_1MAX)이 실온(25℃)에서 0.82ohmcm 이하이고, 12V/4.2A의 전원을 인가하였을 때 트립시간이 4.5초 이내이고, PTC 강도가 4.6 이상임을 알 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 따르면 피티씨 고분자의 가교가 균일하고 간단하게 이루어는 피티씨 고분자 시트-전극 복합체의 제조방법이 제공된다.

Claims

피티씨(PTC, positive temperature coefficient) 고분자 시트-전극 복합체의 제조방법에 있어서,

고분자 수지, 전도성 미립자 충전제 및 가교조제를 혼련하여 고분자 조성물을 마련하는 단계와;

상기 고분자 조성물을 압출하여 시트를 형성하는 단계와;

상기 시트에 마이크로파 에너지를 가하여 가교처리하는 단계와;

상기 가교처리된 시트의 적어도 일면에 전극을 형성하는 단계를 포함하는 피티씨 고분자 시트-전극 복합체의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 혼련은,

상기 고분자 수지의 용융점보다 높고 상기 가교조제의 열분해 온도보다 낮은 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 피티씨 고분자 시트-전극 복합체의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 고분자 수지는 폴리올레핀계 결정성 수지와 폴리에틸렌 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 피티씨 고분자 시트-전극 복합체의 제조방법.
제3항에 있어서,

고분자 조성물을 마련하는 단계는,

상기 폴리올레핀계 결정성 고분자 수지와 상기 가교조제를 포함하는 제1고분자 조성물을 마련하는 단계와;

상기 폴리에칠렌 공중합체와 상기 전도성 미립자 충전제를 포함하는 제2고분자 조성물을 마련하는 단계와;

상기 제1고분자 조성물과 상기 제2고분자 조성물을 혼련하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피티씨 고분자 시트-전극 복합체의 제조방법.
제4항에 있어서,

상기 제1고분자 조성물을 마련하는 단계는,

유기용매에 상기 가교조제를 용해시키는 단계와;

상기 폴리올레핀계 결정성 고분자 수지를 상기 가교조제가 용해된 유기용매에 함침시키는 단계를 포함하는 피티씨 고분자 시트-전극 복합체의 제조방법.
제4항에 있어서,

상기 제2고분자 조성물을 마련하는 단계는,

상기 폴리에틸렌 공중합체와 전도성 미립자 충전제를 상기 폴리에틸렌 공중합체의 용융점 이상에서 혼련하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피티씨 고 분자 시트-전극 복합체의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 고분자 조성물은 10~50중량%의 폴리올레핀계 결정성 고분자 수지, 10~50중량%의 폴리에틸렌 공중합체, 30∼50중량%의 상기 전도성 미립자 충전제, 0.1~1중량%의 상기 가교 조제, 0.1∼0.5중량%의 산화방지제로 이루어지고,

상기 폴리올레핀 결정성 고분자 수지는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는 군으로부터 한 가지 이상 선택되어지며,

상기 폴리에틸렌 공중합체는 에틸렌 아크릴릭 엑시드(EAA), 에틸렌 메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA), 에틸렌 에틸 아크릴레이트 공중합체(EEA), 에틸렌 부틸 아크릴레이트 공중합체(EBA), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)를 포함하는 군으로부터 한 가지 이상 선택되어지며,

상기 가교조제는 4-클로로 터트 부틸 퍼벤조에이트(4-chloro tert.butyl perbenzoate), 디터트 부틸 페록시 테레프탈레이트(ditert.butyl peroxy terephthalate), 3-터트 부틸 페록시-3(4-클로로페닐)프탈라이드(3-tert.butyl peroxy-3 (4-chlorphenyl) phthalide)를 포함하는 군으로부터 한 가지 이상 선택되어지며,

상기 전도성 미립자 충전제는 카본블랙인 것을 특징으로 하는 피티씨 고분자 시트-전극 복합체.
제1항에 있어서,

상기 전극은 상기 가교된 시트의 양면에 형성되는 것을 특징으로 하는 피티씨 고분자 시트-전극 복합체의 제조방법.