KR200356263Y1 - 판형 피티씨 소자 - Google Patents

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KR200356263Y1
KR200356263Y1 KR20-2004-0012303U KR20040012303U KR200356263Y1 KR 200356263 Y1 KR200356263 Y1 KR 200356263Y1 KR 20040012303 U KR20040012303 U KR 20040012303U KR 200356263 Y1 KR200356263 Y1 KR 200356263Y1
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Abstract

본 고안은 액상 실리콘(silicone)고무, 전도성 충전제, 가교제, 커플링제 및 보강재의 혼합물로 이루어진 전도성 조성물에 있어서, 각각 그 혼합비율은 실리콘고무 100중량부에 대하여 전도성 충전제 5 ~ 50중량부, 가교제 0.5 ~ 100중량부, 커플링제 1 ~ 10중량부 및 보강재 10 ~ 300중량부를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 전도성 조성물을 이용한 판형 PTC(Positive Temperature Coefficient, 이하 PTC라 칭함) 소자 및 이의 제조방법에 관한 고안으로, 액상 실리콘고무와 전도성 충진제, 가교제, 커플링제 및 보강재를 배합하는 단계, 액상 실리콘고무와 전도성 충진제, 가교제, 커플링제 및 보강재의 혼합물을 롤밀(Roll Mill)에서 40℃의 온도로 혼합하는 단계 및 일정한 형상으로 성형한 후에 이를 경화시키는 성형 및 경화단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 판형 PTC소자는 자기제어저항발열 기능과 유연성을 겸비하고 있으므로, 본 고안에 따른 판형 PTC소자의 응용분야가 획기적으로 증가하게 되는 효과가 있다.

Description

판형 피티씨 소자 {Plate PTC Heating Element}
본 고안은 액상 실리콘(silicon)고무, 전도성 충전제, 가교제, 커플링제 및 보강재의 혼합물로 이루어진 전도성 조성물에 있어서, 각각 그 혼합비율은 액상 실리콘고무 100중량부에 대하여 전도성 충전제 5 ~ 50중량부, 가교제 0.5 ~ 100중량부 커플링제 1 ~ 10중량부 및 보강재 10 ~ 300중량부를 포함하고, 전도성 조성물을 이용한 판형 PTC(Positive Temperature Coefficient, 이하 PTC라 칭함) 소자 및 이의 제조방법에 관한 고안으로, 액상 실리콘고무와 전도성 충진제, 가교제, 커플링제 및 보강재를 배합하는 단계, 액상 실리콘고무와 전도성 충진제, 가교제, 커플링제 및 보강재의 혼합물을 롤밀(Roll Mill)에서 40℃의 온도로 혼합하는 단계 및 일정한 형상으로 성형한 후에 이를 경화시키는 성형 및 경화단계를 포함하는 것을 특징하여, 판형 PTC 소자 제조용 전도성 조성물과 이를 이용한 판형 PTC 소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
기능성 고분자의 한 분야로서 전기 전도성 고분자의 중요성이 점차 커지고 있으며, 이러한 고분자 재료에 전기 전도성을 부여함으로서 고분자 물질의 유용한 물리 화학적 성질을 갖도록 하고, 기능성이 우수한 재료를 얻을 수 있을 뿐 아니라 생산 원가면에서도 저렴한 재료를 얻을 수 있다.
일반적으로 많은 고분자 물질들은 절연성이 좋은 재료로 인식되어 오고 있으며, 고분자 재료는 낮은 전기 전도도로 인하여 전기 절연재로서 뛰어난 역할을 하지만 카본블랙(Carbon Black), 탄소섬유(Carbon Fiber), 금속가루 등의 충전제를넣어주면 전기 전도체로서의 역할을 하게 된다.
상기 첨가된 충전제는 고분자 재료 내에서 전기적인 경로를 형성하여 전자들의 통로로 작용하게 됨으로써 전기전도체가 될 수 있는 것이다.
상기의 전도성 충전제가 함유된 반결정성(半結晶性) 고분자는 온도를 증가시키면 고분자의 용융 영역에서 열적 팽창으로 인하여 고분자 내에 있는 충전제 입자 사이의 간격이 증가하게 되어 전자의 흐름이 방해를 받게 된다.
이러한 고분자에 PTC(Positive Temperature Coefficient) 기능을 부여하기 위해 첨가해 주는 전도성 충전제는 주로 카본블랙(Carbon Black) 과 탄소섬유(Carbon Fiber)가 사용되며, 고분자 재료로는 주로 폴리에틸렌(Polyethylene)과 같은 결정성 고분자를 사용한다.
이에 따라 상기 고분자 재료는 온도가 증가함에 따라 저항이 갑자기 크게 증가하는 현상이 나타나는데, 이를 정특성 온도계수 또는 PTC 현상이라고 한다.
즉, 낮은 온도에서는 비교적 작은 저항치를 갖지만 일정한 온도에 이르면 갑자기 저항이 증가하여 전류가 흐르기 어렵게 되는 현상으로, 이러한 급격한 성질의 변화를 가져오는 온도를 급변점온도(switching temperature) 또는 큐리온도(Curie temperature)라고 한다.
상기 급변점 온도는 일반적으로 최소저항값 또는 기준 온도(섭씨 25도) 저항값의 2배에 대응하는 온도로 정의되며, 재료 특성의 중요한 파라미터(parameter)가 된다.
또한, 상기 급변점온도는 그 재료의 성분을 변화시킴으로써 고온 또는 저온쪽으로 이동시킬 수 있어 다양한 소자의 재료로서 이용될 수 있다.
예를 들면, 저항-온도 특성을 이용한 온도센서나 과열보호, 전류-전압 특성을 이용하는 히터, 또는 전류감쇄특성을 이용하는 딜레이(delay) 회로나 소자(消磁)회로 등의 분야에 응용될 수 있다.
상기의 응용분야 중에서, 과열이나 과전류가 흐를 때 이로 인한 제품이나 전자회로의 손상을 방지하기 위하여 사용되는 경우를 살펴보면, 고분자를 이용한 PTC는 과열에 대한 보호기능과 과부하에 대한 보호기능을 모두 훌륭히 수행할 수 있는 장점이 있다.
이는 과부하 보호용으로 사용되는 퓨즈(fuse)의 경우에는 과전류에 대하여 뛰어난 보호성능을 가지지만 과전류로 인하여 퓨즈가 끊어져 전류가 차단되었을 경우 퓨즈를 교환해 주어야 하는 불편함이 있고, 바이메탈(bimetal) 스위치의 경우에는 뛰어난 온도 보호성과 복귀기능을 제공해 주기는 하지만, 과전하에 대하여 민감하지 못해 정밀한 전자회로 등에는 사용이 어렵다는 것에 비하면 우수한 특성이라 하겠다.
또한, 고분자 PTC 소재는 기존의 세라믹 PTC(Y203를 미량 첨가항 BaTiO3등의 무기도전성조성물)의 낮은 전도도, 높은 공정단가, 그리고 고정된 형태라는 제약을 받는 단점을 보완하여 보다 우수한 성질의 PTC 소재로 이용될 수 있으며, 특히 최소 저항이 크게 작아지고, 제작형태가 자유로우므로 소형 기구 설계에 이미 활발히 쓰이고 있으며, 이는 급속히 증가하는 추세이다.
그리고 열이나 전류에 의해 차단 후 온도가 내려가고, 과전류가 제거되면 교체의 불편함 없이 자동으로 복귀되는 기능 또한 갖는다.
이러한 PTC 특성 뒤에 고분자의 용융 상태에서 전도성 입자의 분산상태의 변화로 새로운 전도 네트워크가 형성되어 반대로 저항이 크게 감소하는 부특성 온도계수 또는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 현상이 일어난다.
PTC 효과에 의해 전도성 고분자에 부여된 특성은 상기 NTC 현상에 의해 그 특성을 잃어버릴 수 있기 때문에 NTC 현상은 PTC 현상에 큰 장애가 된다.
NTC 현상은 용융상태에서의 가교에 의해 전도성 입자가 운동하게 되고, 이에 의하여 새로운 구조가 형성되어 일어나는 현상으로, 가교에 의해 전도성 입자를 강하게 부착시키는 네트워크를 형성시키고 전도성 입자의 운동을 억제시킴으로서 구조적인 안정을 얻을 수 있다.
그러나, 상기 고분자 PTC 소자는 전자 제품이나 전자회로의 손상을 방지하기 위한 용도로 사용되고, 제작 형태가 자유로우므로 소형기구 설계에 이미 활발히 쓰이고 있으나, NTC 현상을 억제하기 위해 가교제를 첨가하여 압축 경화시키므로 단단한 플라스틱 구조를 갖게 됨으로써 일반적인 발열체 용도에 사용하는 데는 그 가공 및 용도에 있어서 제한이 있다는 문제점이 있다.
또한, 전도성 충진제가 함유된 반결정성 고분자는 온도를 증가시키면 고분자의 급변점온도(Switching temperature) 영역에서 열적 팽창으로 인하여, 고분자 내에 있는 충전제 입자 사이의 간격이 증가에 따라 반복적인 열수축과 열팽창 간의 진폭이 결정 용융점까지 계속적으로 일어나기 때문에 제품의 수명이 단축되는 문제점이 있다.
또한, 본 발명자가 개발하였던 카본유연성 발열구조체 제조용 전도성 조성물과 이를 이용한 카본유연성 발열구조체 및 이의 제조방법(특허출원 제2004-0028299호)은 발열구조체의 발열온도가 150 ℃ 이상에서는 열수축이 지연되기 때문에 도전 입자간에 미소 아크가 발생하여 전도성 조성물이 국부적으로 전기파괴를 일으키는 결정적인 문제점이 있다.
상술한 바와 같이 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 내열성, 내한성, 내후성 등의 물리화학적 특성이 우수하며, 유연성있는 판형 PTC 소자와, 이에 사용되는 전도성 조성물 및 상기 판형 PTC 소자의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 고안의 다른 목적은 상기 판형 PTC 소자의 제조공정 단계를 단순화시켜 제조원가가 낮은 경제적인 제조방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 고안에 따른 판형 PTC 소자의 제조 공정도이다.
도 2는 본 고안에 따른 판형 PTC 소자의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 고안에 따른 파이프상 PTC 소자의 사시도이다.
도 4는 기존 PTC 소자의 저항-온도 특성곡선이다.
도 5는 본 고안에 따른 판형 PTC 소자의 저항-온도 특성곡선이다.
도 6은 상온 상태에서 본 고안에 따른 전도성 조성물의 미세구조를 도시한 단면도이다.
도 7은 상온보다 높은 고온의 상태에서 본 고안에 따른 전도성 조성물의 미세구조를 도시한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 배합단계 120 : 혼합단계
130 : 성형 및 경화단계 200 : 판형 PTC 소자
210 : 전도성 조성물 220a,b : 전극 단자
310 : 전기 전도성 입자 320 : 실리콘 고무
330 : 열팽창 전 미세공간사이 340 : 열팽창 후 미세공간사이
상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 액상 실리콘(silicone)고무, 전도성 충전제, 가교제, 커플링제 및 보강재의 혼합물로 이루어진 전도성 조성물에 있어서, 각각 그 혼합비율은 액상 실리콘고무 100중량부에 대하여 전도성 충전제 5 ~ 50중량부, 가교제 0.5 ~ 100중량부, 커플링제 1 ~ 10중량부 및 보강재 10 ~ 300중량부를 포함함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 실리콘고무의 열팽창 계수가 200 × 10-6내지 600 × 10-6·K-1의 범위에 속하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전도성 충전제로는 입도 10 내지 200nm의 니켈 분말, 금 분말, 구리 분말, 금속합금 분말, 탄소 분말, 흑연분말, 탄소섬유, 카본 블랙 등이 사용될 수 있으며, 카본 블랙이 바람직하다. 또한, 본 발명에 사용되는 카본 블랙 충전제는 평균 입도 크기가 10 내지 100 nm이고 DBP(dibutylphthalate)수치가 80 내지 500cc/100g인 것이 바람직하다.
상기 가교제(架橋劑)로는 페놀수지 및 과산화물인 1)2,5-dichlorobenzoyl peroxide 2)Benzoyl peroxide 3)Dicumyl peroxide 4)Tertiary-butyl perbenzoate 5)2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy) hexane 또는 2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethyl hexane 6)Tertiary-butylperoxy iosprophyl carbonate등의 과산화물이 사용될 수 있으며, 페놀수지 또는 DCP(Dicumyl peroxide) 및 DMBPH(2,5-dimethyl-2,5-t-butylperoxy hexane)가 바람직하다. 페놀수지를 가교제로 사용하였을 때 내열 및 고온특성이 현저하게 좋아지며, 가교구조(crosslinked network)를 형성하여 전도성 입자를 강하게 부착시키는 네트워크를 형성시키고 전도성 입자의 운동을 억제시킴으로서 구조적인 안정을 얻을 수 있고 또한 전도성 조성물의 열팽창과 열수축이 원활히 반복되어진다.
상기 보강재로는 실리카, 알루미나, 유리섬유, 탄소섬유 등이 사용될 수 있으며, 실리카(SiO2)가 바람직하다. 본 발명에 사용되는 실리카(SiO2) 분말은 입도크기가 40 내지 250㎛가 바람직하다. 또한 실리카는 무기 물질이므로 유기 폴리머와 결합력을 강하게 하기 위해 실리카 표면을 헥사알킬디실라잔과 같은 커플링제로 표면 처리하여 보다 우수한 물성을 갖게 할 수 있다.
또한, 판형 PTC 소자의 제조방법에 있어서, 액상 실리콘(silicone)고무, 전도성 충전제, 가교제, 커플링제 및 보강재로 이루어진 전도성 조성물을 배합하는 단계, 상기 전도성 조성물의 혼합물을 롤밀(Roll Mill)에서 40℃의 온도로 혼합하는 단계 및 일정한 형상으로 성형한 후에 이를 경화시키는 성형 및 경화단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 액상 실리콘(silicone)고무, 전도성 충전제, 가교제, 커플링제 및 보강재을 혼합한 전도성 조성물을 이용한 판형 PTC 소자의 형태로 성형된 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 고안에 따른 판형 PTC 소자를 제조하기 위한 공정 흐름도를 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 상기 액상 실리콘고무와 전도성 충진제, 가교제, 커플링제 및 보강재를 배합하는 단계(110), 액상 실리콘고무와 전도성 충진제, 가교제, 커플링제 및 보강재의 혼합물을 롤밀(Roll Mill)에서 40℃의 온도로 혼합하는 단계(120) 및 일정한 형상으로 성형한 후에 이를 경화시키는 성형 및 경화단계(130)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
처음 배합단계(110)에서는 액상 실리콘(silicone)고무, 전도성 충전제, 가교제, 커플링제 및 보강재가 배합되고, 이때 상기 배합비율은 액상 실리콘고무 100중량부에 대하여 전도성 충전제 5 ~ 50중량부, 가교제 0.5 ~ 100중량부, 커플링제 1 ~ 10중량부 및 보강재 10 ~300중량부로 한다.
다음으로 혼합단계(120)에서는 액상 실리콘고무와 전도성 충전제, 가교제, 커플링제 및 보강재의 혼합물을 롤밀(Roll Mill)에서 40℃의 온도로 혼합되어진다.
상기와 같이 배합단계(110) 및 혼합단계(120)를 거친 전도성 조성물은 성형 및 경화단계(130)를 거치게 되고, 이에 따라 원하는 용도에 맞는 판형 PTC 소자가 만들어지게 된다.
상기 혼합된 혼합물인 전도성 조성물은 판 형상으로 성형한 후에 이를 경화시키게 되는데, 이때 상기 판 형상은 파이프 형상 등 다양한 형상의 구조가 사용될 수 있다.
아래의 표 1은 상기 전도성 조성물을 판 형상으로 성형한 후 경화시간에 대한 것이다.
경화온도 경화시간
상온 4일 ~ 1주일
150℃ 5 ~ 10 분
200℃ 1 ~ 5분
표 1을 참조하면, 상기 전도성 조성물을 경화시키는데 있어, 실온에서는 4 ~ 7일의 경화시간을 요하고, 섭씨 200도의 온도에서는 1 ~ 5분간으로 경화시간을 단축할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 상기와 같은 경화 후, 섭씨 200도의 온도에서 1 ~ 3시간 2차 경화를 실시한다. 이와 같은 2차 경화의 목적은 1차 경화를 진행하는 동안 분해 되어 생긴 과산화물 또는 페놀수지 잔류분의 제거이며 또한 1차 경화 후에 물리적 성질이나 화학적 특성의 변화가 없는 안정된 상태를 만들기 위해서다.
아래의 표 2는 본 고안에 따른 실리콘고무와 폴리에틸렌의 열적성질을 비교한 표 및 실리콘고무의 사용온도에 따른 사용수명을 나타낸 표이다.
상기 전도성 조성물에서 실리콘고무를 사용하는 이유는 고분자 PTC에 사용되는 고분자 플라스틱 재료보다 상기 실리콘고무의 경우가 내열성, 내한성, 내후성이 우수하며, 또한 유연성이 탁월하고 우수한 가공성, 용도에 적합한 설계 가능성 등의 특징을 갖고 있기 때문이다.
또한, 표 2에서 알 수 있듯이, 특히 실리콘고무의 열팽창 계수(270 × 10-6·K-1)가 폴리에틸렌의 열팽창 계수(150 × 10-6·K-1)보다 2배 정도 높기 때문에 판형 PTC 소자가 자기제어저항발열 기능을 갖게 되는 것이다.
항목 실리콘고무 폴리에틸렌(HDPE)
비중 0.95~0.98 0.94~0.97
유리전이온도(Tg) -118~-132℃ -30℃
결정용융온도(Tm) - 137℃
열팽창계수(10-6·k-1) 270 150
연속사용온도 190℃ 80~90℃
온도(℃) 연속 사용 가능 시간(시간)
100미만 반영구적(20년이상)
150 15000
200 7000
260 2000
316 100
370 1/4~1/2
또한, 유기합성 고무의 주축인 C-C 결합에너지는 83㎉/㏖ 인데 비해 Si-O 결합에너지는 108㎉/㏖이다. 이 결합 에너지의 차이로 인해 실리콘 고무의 우수한 내열성이 발휘된다. 실리콘 고무의 내열 사용온도 범위는 일반적으로 150 ∼ 250℃ 이며, 간헐적으로 단시간 사용하는 경우에는 350℃까지도 사용 가능하다. 실리콘 고무의 내한성은 모든 종류의 고무중에서 가장 우수하다. 일반 유기계 고무의 포화점이 -20℃ ∼ -40℃ 인데 비해 실리콘 고무는 -60℃ ∼ -70℃ 이어서 일반 유기계 고무가 충격 파괴되는 저온에서도 거의 변함없이 탄성을 유지하며, 측쇄에 페닐기를 함유한 실리콘 고무(PVMQ)는 -100℃ 까지의 초저온에서도 사용 가능하다. 실리콘 고무는 다른 유기고무와는 달리 분자구조내 대기중의 산소, 오존, 자외선 등과 반응하여 균열을 발생케 하는 이중결합이 없기 때문에 내후성이 월등히 뛰어나 장기간 옥외에 방치하여도 물성 변화가 거의 없다.
한편, 본 고안에 따른 판형 PTC 소자에 있어 실리콘고무를 사용함으로써 탁월한 유연성을 겸비하고 있으므로, 본 고안에 따른 판형 PTC 소자의 응용분야가 획기적으로 늘어나게 된다.
또한, 실리콘고무는 사용되는 온도 범위에 따라 사용가능 수명이 20년 이상 또는 반영구적인 사용도 가능하다.
도 2는 본 고안에 따른 판형 PTC 소자의 구조를 나타낸 단면도이다.
상기 판형 PTC 소자(200)의 경우 전도성 조성물(210)을 판 형상으로 성형하며, 판형 내부의 양 단부에 전원을 공급하기 위한 전극단자(220a, 220b)를 구비한다.
상기 전극단자(220a, 220b)는 전도성이 우수한 도체금속선으로 구성되며, 이때 상기 도체금속선은 편조선(flexible copper braid wire)이 바람직하다.
상기 편조선을 전극단자로 사용함으로써 전도성 조성물과 금속전극과의 계면이 직조형상 등으로 해서 물리적으로 계면이 박리하지 않고, 전도성 조성물이 편조선을 감싸고 있는 형태를 취하기 때문에 판형 PTC 소자에 원활한 전원을 인가할 수 있다.
다음으로, 자기제어저항발열 메카니즘을 상세하게 도 6과 도 7를 참조하여 설명한다.
도 6은 상온 상태에서 본 고안에 따른 전도성 조성물의 미세구조를 도시한 단면도이며, 도 7은 상온보다 높은 고온의 상태에서 본 고안에 따른 전도성 조성물의 미세구조를 도시한 단면도이다.
도 6은 상온 상태에서 본 고안에 따른 전도성 조성물(210, 도 2 참조)의 미세구조를 나타낸 것으로, 실리콘고무(320) 속에 전도성 입자(310)의 배향정도가 도시되어 있으며, 도 7은 상온보다 온도가 상승된 고온의 상태에서 본 발명에 따른 전도성 조성물(210)의 미세구조를 도시한 단면도로서, 실리콘고무 (320) 속에 있는 전도성 입자(310)의 배향 정도가 도시되어 있다.
상기 전도성 입자(310) 사이에는 실리콘고무(320)로 채워지는 미세한 공간(330, narrow gap)을 두고 전도성 입자(310)가 응집되어 있는 구조인데, 이 때 미세한 공간(330)이 포텐셜 장벽(potential barrier) 역할을 하며, 열적동요(thermal fluctuation)에 의해 전자가 이 미세한 공간(330)을 넘어 터널링(tunneling)됨으로써 전기전도성이 발현된다.
본 고안에 따른 자기제어저항발열 기능은 상기 설명과 같이 터널링 전류(tunneling current)를 이용하는 것이며, 이러한 터널링 전류는 상기 실리콘고무(320)로 이루어진 미세한 공간(330)의 사이가 1 nm 이내로 접근한 상태로 유지될 때 상기 미세한 공간 사이(330)를 흐르게 되며, 거리에 매우 민감해서 거리의 변화에 지수함수적으로 반비례하게 변화한다.
반면, 온도가 상승되면 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 실리콘고무(320)로 채워진 미세한 공간의 사이(340)가 넓어져 전기전도성이 낮아지고, 저항값이 상승하여 자기제어저항발열기능의 역할을 하게 된다.
상기와 같이 작동하는 판형 PTC 소자의 바람직한 실시예를 도 5와 비교예 도4를 참조하여 상세히 설명하겠다.
도 4는 기존 PTC 소자의 저항-온도 특성곡선이며, 도 5는 본 고안에 따른 판형 PTC 소자의 저항-온도 특성곡선이다.
도면을 참조하면, 실시예는 실리콘고무 100중량부에 대하여 전도성 충전제 12중량부, 페놀수지 50중량부 , 커플링제 2중량부 및 보강재 200중량부의 함유량으로 구성된 판형 PTC 소자시편으로, 저항-온도특성을 측정하였으며, 이의 측정결과를 이하의 표 3에 나타낸다.
온도 (℃) 저항률(ρ·cm)
20 55
40 56
60 56
80 57
100 57
120 61
140 62
160 66
180 72
200 75
220 80
비교예로서의 일반적인 고분자 PTC 소자의 저항-온도특성곡선이 도 4에 도시되어 있다.
기존 PTC 소자의 저항-온도특성곡선이 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 PTC 소자는 각각의 고분자 재료의 결정 용융온도(Tm)에 의해 발열온도가 결정되며, 급변점 온도를 지나 일정한 온도에 이르면 저항률이 상승하지 않는 모습으로 나타난다.
그러나, 본 고안의 판형 PTC소자는 기존의 PTC소자와는 달리 도 5에 도시 되어 있는 바와 같이 저항-온도특성이 온도가 상승되면 체증적으로 저항이 상승하는 자기제어저항발열특성을 나타내고 있다.
도 3은 본 고안에 따른 파이프상 PTC 소자의 사시도이다.
상기 파이프 형상의 경우 전도성 조성물(210)을 파이프 형상으로 성형하며, 파이프의 양 단부에 전원을 공급하기 위한 전극단자(220a, 220b)를 구비한다.
상기 판 형상을 파이프 형상으로 PTC 소자를 성형하여 경화시키므로서 유체가열을 가장 효율적으로 열교환시킬 수 있는 효과가 있다.
이러한 본 고안에 의한 전도성 조성물 및 판형 또는 파이프상 PTC 소자는 온도센서(sensor), 온도보상(compensation)소자, 과열에 대한 보호, 히터(heater), 열교환기, 과전류보호를 위한 전자회로 등의 분야에 응용될 수 있으며, 이는 위의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같은 본 고안에 따른 판형 PTC 소자 및 이의 제조를 위한 전도성 조성물은 내열성, 내한성, 내후성 등의 물리화학적 특성이 우수하며, 자기제어저항발열 기능과 탁월한 유연성을 겸비하고 있으므로, 본 고안에 따른 판형 PTC 소자의 응용분야가 획기적으로 증가하게 된다.
또한, 본 고안에 따른 판형 PTC 소자는 그 제조공정 단계를 단순화시켜 제조원가가 낮은 경제적인 제조방법을 제공할 수 있게 되는 장점이 있다.
또한, 상기 판형 PTC 소자의 제작 시, 그 성형단계에서의 다양한 형상을 메쉬(mesh), 판상(板狀), 봉상(棒狀), 환상(環狀), 바(bar) 등 다양한 형상의 구조로 함으로써 다양한 분야에서 이용될 수 있는 효과가 있다.
본 고안은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.

Claims (4)

  1. 액상 실리콘고무 100중량부에 대하여 전도성 충전제 5 ~ 50중량부, 가교제 0.5 ~ 100중량부, 커플링제 1 ~ 10중량부 및 보강재 10 ~ 300중량부 범위에서 혼합된 전도성 조성물을 판 형상으로 성형하고, 경화함으로써 만들어지는 판형 PTC 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 판 형상을 파이프 형상으로 성형하고 경화하며, 파이프 양 단부에 전원을 공급하기 위한 전극단자로 도체금속선인 것을 특징으로 하는 파이프상 PTC소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 판 형상으로 성형된 판형 내부의 양 단부에 전원을 공급하기 위한 전극단자로 도체금속선인 것을 특징으로 하는 판형 PTC소자.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 도체금속선은 편조선(flexible copper braid wire)인 것을 특징으로 하는 판형 PTC소자.
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