KR20030039075A - 균일한 특성의 조성을 갖는 ｐｔｃ 디바이스 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 균일한 특성의 조성을 갖는 PTC제조방법에 관한 것으로, 소정의 MI수치를 각각 갖는 70중량%의 저융점 수지, 15 중량%의 중융점 수지 및 15 중량%의 고융점 수지로 이루어진 고분자 수지 100중량에 대해 DBP 수치가 100g당 100 내지 140㎤인 95 중량비의 카본블랙과, 0.5 중량비의 가교제 및 1 중량비의 첨가제를 투입하여 PTC복합수지를 배합하는 단계와, 상기 PTC복합수지를 단축스크류 압출기로 135℃에서 시트형태로 압출하는 단계와, 상기 시트형태의 PTC복합수지의 양면에 니켈도금되어진 구리박판을 합착하는 단계와, 상기 구리박판이 합착된 상기 PTC복합수지를 온도 220℃, 압력 200kgf/㎠에서 20 내지 50분 동안 프레스로 가교 및 냉각한 뒤, 소정형상의 금형으로 펀칭하여 몸체를 형성하는 단계 및 상기 몸체의 양측에 주석-납 솔더크림으로 전원연결을 위한 니켈 리드를 부착하고, 고온의 리플로우를 통과시킨 후 강제냉각 및 결착하여 PTC디바이스를 완성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

균일한 특성의 조성을 갖는 ＰＴＣ 디바이스 제조방법{PTC Device Manufacturing Method With Ingredient Of Uniform Specific Property}

본 발명은 PTC 디바이스를 제조하는데 있어서의 그 조성에 따른 제조방법에관한 것으로, 보다 상세하게는 PTC복합수지를 이루는 각 융점별 수지의 MI수치 차이가 3을 넘지 않는 범위 내에서 선택하여 배합함으로써, 균일한 특성의 조성을 갖도록 할 수 있는 균일한 특성의 조성을 갖는 PTC 디바이스 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 PTC디바이스의 제조공정 중에서 PTC복합수지의 배합과정은 전체 제품의 특성을 결정짓는 가장 중요한 단계로서, 각 융점별 수지가 주를 이루어 투입된다.

이러한 융점별 수지는 그 중량% 및 물리적 특성 중 하나인 MI수치가 상이한데, 이 때 상기 조성에서 MI값은 전체 제품 특성에 매우 중요한 영향을 미치게 된다.

이러한 MI값이 높으면 고온 저항이 낮아지는 문제점이 있는데, 이는 콤파운딩 공정이나 시트압출 공정 동안에 카본블랙의 구조가 수지의 전단력에 의해 깨지게 되는 것에 기인하며, 이러한 현상은 수지의 점도가 클수록, 즉 MI 수치가 작을수록 전단력이 커지게 되므로 결국 카본블랙이 적정한 구조를 가지도록 하기 위해서는 적정한 MI 수치를 갖는 수지의 선택이 중요하다.

아울러, 저융점 수지의 경우에는 아크릴레이트 함량이 증가할수록 MI수치가가 증가하는 경향이 있는데 아크릴레이트의 함량이 많아질수록 수지의 카본블랙에 대한 젖음성(wettability)이 좋아져 상온저항을 높이는 경향이 있고, 고온 저항은 반대로 낮아지는 문제점이 있다.

만약 각 융점별 수지의 MI수치의 차이가 크게 되면, 수지간 배합이 용이하지 못하여 블랜드(Blend)상이 방울(Droplet) 상태 혹은 유착(Coalescence)구조를 이루기 때문에, 균일한 특성을 기대하기가 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은 PTC복합수지를 이루는 각 융점별 수지의 MI수치를 조절하여 균일한 특성을 갖는 PTC복합수지를 제조할 수 있는 균일한 특성의 조성을 갖는 PTC 디바이스 제조방법을 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 제 2목적은 각 융점별 수지의 MI수치의 차이를 3이하로 선택하여 균일한 특성의 PTC디바이스를 제조할 수 있는 균일한 특성의 조성을 갖는 PTC 디바이스 제조방법을 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적들은, 소정의 MI수치를 각각 갖는 70중량%의 저융점 수지, 15 중량%의 중융점 수지 및 15 중량%의 고융점 수지로 이루어진 고분자 수지 100중량에 대해 DBP 수치가 100g당 100 내지 140㎤인 95 중량비의 카본블랙과, 0.5 중량비의 가교제 및 1 중량비의 첨가제를 투입하여 PTC복합수지를 배합하는 단계(S100);

상기 PTC복합수지를 단축스크류 압출기로 135℃에서 시트형태로 압출하는 단계(S200);

상기 시트형태의 PTC복합수지의 양면에 니켈도금되어진 구리박판(20)을 합착하는 단계(S300);

상기 구리박판(20)이 합착된 상기 PTC복합수지를 온도 220℃, 압력 200kgf/㎠에서 20 내지 50분 동안 프레스로 가교 및 냉각한 뒤, 소정형상의 금형으로 펀칭하여 몸체(10)를 형성하는 단계(S400); 및

상기 몸체(10)의 양측에 주석-납 솔더크림으로 전원연결을 위한 니켈 리드(30)를 부착하고, 고온의 리플로우를 통과시킨 후 강제냉각 및 결착하여 PTC디바이스(100)를 완성하는 단계(S500);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 균일한 특성의 조성을 갖는 PTC제조방법에 의하여 달성된다.

여기서, 상기 각 융점별 수지는 MI수치가 3.0 내지 9.0 내에 포함되는 어느 하나인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 각 융점별 수지간의 MI수치 차이는 3이하인 것이 바람직하다.

아울러, 상기 각 융점별 수지는 MI수치가 3.0 내지 9.0 내에 포함되며, 각 융점별 수지간의 MI수치 차이는 3이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 균일한 특성의 조성을 갖는 PTC 디바이스 제조방법의 공정순서도,

도 2는 본 발명에 따른 PTC디바이스의 평면도,

도 3은 본 발명에 따른 PTC디바이스의 측면도이다.

< 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 >

10: 몸체 20: 구리박판

30: 니켈리드 100: PTC 디바이스

다음으로는 본 발명에 따른 균일한 특성의 조성을 갖는 PTC 디바이스 제조방법에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 균일한 특성의 조성을 갖는 PTC 디바이스 제조방법의 공정순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 PTC디바이스의 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 PTC디바이스의 측면도이다.

도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 PTC 디바이스 제조방법은 PTC복합수지의 조성중 각 융점별로 투입되어 배합되는 수지의 물리적 특성인 MI수치의 차이를 소정수치 이하로 선택하여 배합함으로써 균일한 특성을 갖는 PTC디바이스 (100)를 제조하기 위한 것이다.

이러한 상기 MI수치는 상기 PTC복합수지의 특성을 균일하게 하는 중요한 물리적 요소로서, 각 융점별 수지의 MI수치의 차이값을 3이하로 선택하여 배합한다.

이러한 상기 PTC디바이스 제조방법은 다음과 같은 단계로 구성된다.

우선, 소정의 MI수치를 갖으며 각 MI수치의 차이가 3 이하인 약 70 중량% 정도의 저융점 수지, 약 15 중량% 정도의 중융점 수지 및 약 15 중량% 정도의 고융점 수지로 이루어진 고분자수지 100 중량에 대해 DBP 수치가 100g당 약 100 ㎤ 내지 140㎤ 정도인 약 95 중량비의 카본블랙과, 0.5 중량비의 가교제를 투입함으로써, PTC복합수지를 배합한다.(S100)

이 때 상기 고융점수지는 HDPE(High Density Polyethylene, 고밀도 에틸렌), MDPE(Medium Density Polyethylene, 중밀도 에틸렌)를 포함하는 결정성 수지인 것이 바람직하며, 그 MI수치는 약 3.0 내지 9.0 정도의 범위 내에서 한정한다.

아울러, 상기 중융점수지는 LDPE(Low Density Polyethylene, 저밀도 에틸렌 ), LLDPE(Linear Low Density Polyethylene, 선형 저밀도 에틸렌), 메탈로센 수지를 포함하는 결정성 수지인 것이 바람직하며, 그 MI수치는 약 3.0 내지 9.0 정도의 범위 내에서 한정한다.

또한, 상기 저융점수지는 EEA 와 EAA의 혼합물 중에서 선택되는 에틸렌아크릴레이트 공중합체(CH2 = CHCOOCmH2m+1에서 m은 4미만)인 것이 바람직하며, 그 MI수치는 약 3.0 내지 9.0 정도의 범위 내에서 한정한다.

여기서, 상기 고융점수지는 약 120℃ 정도의 온도에서 용융되는 것이고, 상기 중융점수지는 약 100 내지 120℃ 정도의 온도에서 용융되는 것이며, 상기 저융점수지는 약 100℃정도 이하의 온도에서 용융되는 것이다.

또한, 상기 PTC복합수지에는 배합의 원활함을 위해 소정의 첨가제가 첨가되며, 상기 가교제는 오르가닉 페록사이드(Organic Peroxide)이다.

그리고, 상기 PTC복합수지를 단축스크류 압출기(미도시)로 온도 약 135℃정도하에서 시트형태로 압출한다.(S200)

아울러, 상기 시트형태의 PTC복합수지의 양면에 니켈도금되어진 구리박판 (20)을 합착하게 된다.(S300)

다음으로 구리박판(20)이 합착된 상기 PTC복합수지를 온도 220℃, 압력 200kgf/㎠에서 30분 동안 프레스(미도시)로 가교한 뒤, 소정형상의 금형으로 펀칭하여 일정크기의 몸체(10)를 형성한다.(S400)

이 때 PTC복합수지에 구리박판(20)이 합착된 상기 몸체(10)가 상기 금형에 의해 펀칭되어졌을 경우 그 두께는 약 0.15-0.35mm이고, 일면의 면적은 약 20-80㎟ 정도이며, 이중 가장 최적화된 두께 약 0.022cm 정도, 면적이 약 0.572㎠ 정도이다.

아울러, 상기 프레스의 가압공정은 상기 PTC복합수지의 가교가 효율적으로 이루어지고, 가교 과정 동안 카본블랙의 재배열이 이루어지면서 궁극적으로 원하는 제품의 특성을 구현할 수 있도록 하는 조건하에서 이루어져야 하는데, 각 조건은 다음과 같다.

우선 온도범위는 약 180 ~ 240 ℃이고, 압력은 단위면적(㎠)당 약 150 ~ 200 kgf이며, 시간은 30분 정도인데, 이러한 시간범위는 가교 반응과 동시에 열과 압력에 의한 PTC복합수지의 내부 모폴로지와 카본블랙의 재배열을 통해 제품의 특성을 만족하도록 설정된다.

다음으로 상기 몸체(10)의 양측에 주석-납 성분의 솔더크림으로 전원연결을 위한 니켈 리드(30)를 부착하고, 고온의 리플로우를 통과시킨 후 강제냉각 및 결착하여 PTC디바이스(100)를 완성한다.(S500)

이 때 상기 PTC복합수지를 포함하는 제품의 전체저항은 15-60 mohm으로써 몸체(10)의 체적 저항을 기준으로 할 때 1 ohm-cm 이하로 매우 낮으며, 90℃에서 0.2-1 ohm, 100℃에서 2-50 ohm, 110℃에서 50-2000 ohm, 120℃에서 2000 ohm 이상의 값을 각각 가짐으로써, 주변 온도 상승이나 과전류로 인한 온도 상승시 PTC디바이스(100)의 저항이 적당한 시기에 상승함으로써 상기 니켈리드(30)에 전기적으로 연결되는 배터리나 회로를 보호할 수 있다.

이와 같이 이루어진 상기 PTC 디바이스 제조방법으로 균일한 특성의 PTC디바이스(100)가 제조될 수 있으며, 각 제조조건(온도, 전압, 전류, 압력, 크기 등)을 달리하여 제조되는 PTC디바이스(100) 및 그 제품도 본 발명에 포함될 수 있음은 물론이다.

이상에서와 같은 본 발명에 관한 균일한 특성의 조성을 갖는 PTC 디바이스 제조방법에 따르면, 각 융점별 수지의 MI수치의 차이를 3이하로 억제하여 배합하기 때문에, 균일한 특성의 PTC복합수지 및 이를 통한 PTC디바이스를 제조할 수 있으며, 이를 배터리나 회로보호용으로 사용하여 보다 안정적 회로디자인 및 전력손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 설명과 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위 내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

Claims (4)

1. 소정의 MI수치를 각각 갖는 70중량%의 저융점 수지, 15 중량%의 중융점 수지 및 15 중량%의 고융점 수지로 이루어진 고분자 수지 100중량에 대해 DBP 수치가 100g당 100 내지 140㎤인 95 중량비의 카본블랙과, 0.5 중량비의 가교제 및 1 중량비의 첨가제를 투입하여 PTC복합수지를 배합하는 단계(S100);

   상기 PTC복합수지를 단축스크류 압출기로 135℃에서 시트형태로 압출하는 단계(S200);

   상기 시트형태의 PTC복합수지의 양면에 니켈도금되어진 구리박판(20)을 합착하는 단계(S300);

   상기 구리박판(20)이 합착된 상기 PTC복합수지를 온도 220℃, 압력 200kgf/㎠에서 20 내지 50분 동안 프레스로 가교 및 냉각한 뒤, 소정형상의 금형으로 펀칭하여 몸체(10)를 형성하는 단계(S400); 및

   상기 몸체(10)의 양측에 주석-납 솔더크림으로 전원연결을 위한 니켈 리드 (30)를 부착하고, 고온의 리플로우를 통과시킨 후 강제냉각 및 결착하여 PTC디바이스(100)를 완성하는 단계(S500);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 균일한 특성의 조성을 갖는 PTC제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 각 융점별 수지는 MI수치가 3.0 내지 9.0 내에 포함되는 어느 하나인것을 특징으로 하는 균일한 특성의 조성을 갖는 PTC 디바이스 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 각 융점별 수지간의 MI수치 차이는 3이하인 것을 특징으로 하는 균일한 특성의 조성을 갖는 PTC 디바이스 제조방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 각 융점별 수지는 MI수치가 3.0 내지 9.0 내에 포함되며, 각 융점별 수지간의 MI수치 차이는 3이하인 것을 특징으로 하는 균일한 특성의 조성을 갖는 PTC 디바이스 제조방법.