KR20090047461A

KR20090047461A - 향상된 열 전도성 고분자 ｐｔｃ 조성물

Info

Publication number: KR20090047461A
Application number: KR1020097002594A
Authority: KR
Inventors: 프란시스커스 페트러스 마리아 머크스
Original assignee: 사빅 이노베이티브 플라스틱스 아이피 비.브이.
Priority date: 2006-08-08
Filing date: 2007-08-06
Publication date: 2009-05-12
Also published as: US9175146B2; CN101528829A; TWI429698B; EP2049586A1; JP2010500454A; TW200817462A; JP5216009B2; CN101528829B; US20080039575A1; EP2049586B1; KR101367515B1; WO2008021768A1

Abstract

정온도계수(positive temperature coefficient: PTC) 조성물은 향상된 열 전도성을 가지며, 열가소성 폴리머, 카본 블랙 및 그래파이트를 포함한다. 조성물은 그래파이트를 포함하지 않는 조성물 또는 더 작은 그래파이트 입자를 사용한 조성물과 비교하였을 때, 향상된 열 전도성 및/또는 유동을 제공한다. 조성물은 또한 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 본 발명의 PTC 조성물은 어떠한 온도에서라도 향상된 최대 열 전도성을 제공하며, PTC 물질이 디자인되는 것을 허용하여 사용되는 열가소성 폴리머에 기반한 다른 온도에서 작동하도록 재단될 수 있다.

정온도계수(positive temperature coefficient: PTC) 조성물

Description

향상된 열 전도성 고분자 ＰＴＣ 조성물{IMPROVED THERMAL CONDUCTIVE POLYMERIC PTC COMPOSITIONS}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2006.08.08에 출원된 미국 가출원 제60/821,751호에 우선하여 청구하는 것이다.

기술분야

본 발명은 정온도계수(positive temperature coefficient) 조성물, 정온도계수 조성물을 포함하는 제조물 및 정온도계수 조성물을 포함하는 제조물의 제조방법에 관한 것이다.

최근, 정온도계수(Positive Temperature Coefficient: PTC) 폴리머 물질이 자가 제한 발열 케이블(self limiting heating cable), 과-전류 보호 장치 예를 들어, 서미스터, 터치-컨트롤 소자 등에 널리 적용되고 있다. 컴퓨터 및 주변 기기, 핸드폰, 2차 충전식 배터리, 네트워크 인터페이스 보드/기계, 모뎀 및 전자 기기 등의 활발한 개발, 적용 및 전파로 인하여, 과-전류 보호 장치에 대한 수요는 현저하게 증가되어 왔다. 특히, 현재 전자 기기에 대한 추세는 가볍고/또는 정확한 것 이며, PTC 폴리머 물질로부터 제조된 과-전류 보호 장치의 특성은 이러한 추세를 충족시킬 수 있도록 돕는데 사용되고 있다.

PTC 물질은 스위칭 온도(switching temperature: Ts)에 도달하면 급격한 저항율의 증가로 특징지어지는 전도성 물질이다. 만약 저항율의 점프가 충분히 높다면, 이러한 저항율은 효과적으로 전류 및 물질의 추가적 발열을 막아, 물질이 과열되는 것을 방지한다. PTC 물질의 주된 이점 중 하나는 PTC 물질 자체가 전자 회로와 유사한 특성을 가지기 때문에, PTC 물질을 포함하는 제조물 중에 추가적인 전자 회로를 필요로 하지 않는다는 것이다. 더욱이, 냉각하면 물질은 스스로 리셋한다. 이러한 저항율의 점프는 때때로 PTC 증폭(PTC amplitude)이라 명명될 수 있으며, 실온(23℃)에서의 체적 저항률에 대한 최대 체적 저항률의 비로 정의될 수 있다. 다수의 선행 기술 실시예에서, PTC 폴리머 물질은 기본적으로 폴리머 물질에 카본 블랙 및 금속 분말과 같은 전도성 첨가제를 첨가하여 제조되어 왔다. 화학적 또는 조사(irradiation)에 의한 전도성 폴리머의 가교 또는 무기 필러 또는 유기 필러의 첨가 또한 전기적 안정성을 향상시키기 위해 적용될 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 카본 블랙은 PTC 물질 중에 사용되어 왔던 하나의 물질이다. 카본 블랙은 PTC 물질 기반 폴리머에 가장 빈번하게 사용된 전도성 필러 중 하나이다. 전도성 금속 필러에 비하여 카본 블랙을 사용할 때의 몇가지 장점에는 더 낮은 비용 및 더 낮은 밀도가 포함된다. 선행기술에 따르면, 중간 크기의 저구조의 카본 블랙(low-structured carbon black)에 의해 전도성과 PTC 증폭 사이에서 우수한 균형성을 가진 PTC 물질이 생산된다. 대표적으로, 이러한 카본 블랙 기반 폴리머 PTC 물질은 회로 브레이커 및 (리셋 가능한) 퓨즈에 적용된다. 그럼에도 불구하고, 이러한 PTC 물질의 진정한 히터로서의 용도는 "순수한" 카본 블랙 기반의 폴리머 PTC의 제한된 열 전도성으로 인하여 제한된다. 어떠한 히터든지 다른 매체에서 생성된 열을 전달할 필요가 있다. 열 전도성이 더 높을수록 가열되고자 목적하는 외부/다른 매체로의 열 이동이 더 우수하다.

하나의 선행기술에 따른 실시예에서, 카본 블랙은 열 전도성을 제공하는 데 사용된다. 몇몇 선행기술의 교시에 따르면, 중간 크기의 저구조의 카본 블랙에 의해 전도성과 PTC 증폭 사이에서 우수한 균형성을 가진 PTC 물질이 생산된다. 대표적으로, 이러한 폴리머 PTC 물질 기반 카본 블랙은 회로 브레이커 및 (리셋 가능한) 퓨즈에 적용된다. 그럼에도 불구하고, 이러한 PTC 물질의 진정한 히터로서의 용도는 "순수한" 카본 블랙 기반의 폴리머 PTC의 제한된 열 전도성으로 인하여 제한된다. 이러한 PTC 물질에 기반한 히터는 생성된 열을 다른 매체로 이동하는 것을 필요로 한다. 열 전도성이 높을수록, 외부/다른 매체에 열 이동이 더 높으며, 히터는 더욱 효율적이다. 또한, 더 나은 열 전도성은 전극 사이의 물질 단면이 변화할 때 발생할 수 있는 핫 스팟(hot spot)을 방지하거나 또는 약화시킬 수 있다.다른 경우의 선행기술 실시예는 PTC 물질 중에 전도성 필러로서 작은 그래파이트 입자(즉, 평균 직경이 10 마이크롤 미만)를 이용한다. 그러나, 작은 직경 그래파이트 입자는 이러한 작은 입자를 만드는 것과 관련된 비용으로 인하여 더 비싸며, 이러한 작은 입자의 용도 또한 건강 및 환경 안전 이슈로 인하여 제조 조건에서 더욱 어렵다.

다른 경우의 선행기술 실시예는 PTC 물질 중에 전도성 필러로서 작은 그래파이트 입자(즉, 평균 직경이 10 마이크롤 미만)를 이용한다. 그러나, 작은 직경 그래파이트 입자는 이러한 작은 입자를 만드는 것과 관련된 비용으로 인하여 더 비싸며, 이러한 작은 입자의 용도 또한 건강 및 환경 안전 이슈로 인하여, 제조 조건에서 더욱 어렵다.

따라서, 앞서 살펴본 바와 같이, 선행 기술의 물질과 관련된 문제점 없이 선행 기술의 PTC 물질과 비교하였을 때, 향상된 열 전도성을 가지는 PTC 물질을 제공하는 것이 효과적일 수 있다.

발명의 요약

본 발명은 향상된 열 전도성을 가지는 정온도계수(positive temperature coefficient : PTC) 물질을 제공함으로써, 종래 기술과 관련된 이슈를 언급한다. 본 발명의 조성물은 열가소성 폴리머, 카본 블랙 및 그래파이트를 소정의 양으로 포함하여, 그래파이트를 포함하지 않은 조성물과 비교하였을 때 PTC 조성물의 열 전도성을 향상시킨다. 상기 그래파이트는 더 큰 입자 크기의 물질(즉, 평균 직경이 10 미크론 초과)로, 필러의 비용을 낮출 수 있도록 도울 뿐 아니라, 제조 환경에서도 사용의 용이성을 증가시킨다. 본 발명의 조성물은 또한 PTC 조성물의 선택적인 특성을 향상시키도록 하나 이상의 첨가제를 포함하여, 매우 다양하게 적용되어 사용될 수 있다. 본 발명의 PTC 조성물은 대부분의 어떠한 온도에서 향상된 열 전도성을 제공하며, PTC 물질이 설계될 수 있도록 허용하여, 사용되는 열가소성 폴리머에 기반한 다른 온도 및/또는 사용되는 카본 블랙 및/또는 그래파이트의 양에서 작동하도록 재단될 수 있다.

따라서, 하나의 측면에서 본 발명은 5% 이상의 결정도를 가지는 30 내지 90 중량%의 반-결정 열가소성 폴리머; 5 내지 50 중량%의 카본 블랙; 및 탄소 함량이 99% 이상이고, 10 미크론 이상의 입자 크기를 가지는 5 내지 50 중량%의 그래파이트;를 가지는 정온도계수 조성물을 제공한다. 상기 정온도계수 조성물은 열가소성 폴리머 및 카본 블랙으로 이루어진 조성물과 비교하여 향상된 열 전도성을 가진다.

다른 측면에서, 본 발명은 5% 이상의 결정도를 가지는 30 내지 90 중량%의 반-결정 열가소성 폴리머; 5 내지 50 중량%의 카본 블랙; 및 탄소 함량이 99% 이상이고, 10 미크론 이상의 입자 크기를 가지는 5 내지 50 중량%의 그래파이트;를 가지는 정온도계수 조성물을 포함하는 제조물을 제공한다. 상기 정온도계수 조성물은 열가소성 폴리머 및 카본 블랙으로 이루어진 조성물과 비교하여 향상된 열 전도성을 가진다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 5% 이상의 결정도를 가지는 30 내지 90중량%의 반-결정 열가소성 폴리머; 5 내지 50 중량%의 카본 블랙; 및 탄소 함량이 99% 이상이고, 10미크론 이상의 d90 입자 크기를 가지는 5 내지 50중량%의 그래파이트;를 가지는 정온도계수 조성물을 제공한다. 상기 정온도계수 조성물은 열가소성 폴리머 및 카본 블랙으로 이루어진 조성물과 비교하여 향상된 열 전도성을 가진다.

다른 측면에서, 본 발명은 5% 이상의 결정도를 가지는 30 내지 90 중량%의 반-결정 열가소성 폴리머; 5 내지 50 중량%의 카본 블랙; 및 탄소 함량이 99% 이상이고, 10미크론 이상의 d90 입자 크기를 가지는 5 내지 50중량%의 그래파이트;를 가지는 정온도계수 조성물을 포함하는 제조물을 제공한다. 상기 정온도계수 조성물은 열가소성 폴리머 및 카본 블랙으로 이루어진 조성물과 비교하여 향상된 열 전도성을 가진다.

발명의 상세한 설명

본 발명은 하기 상세한 설명에서 더욱 구체적으로 기술되며, 실시예는 다양한 변형 및 그게 따른 변화가 당업자에 자명하기 때문에 단지 예시하고자 한 것이다. 명세서 및 청구항에서 사용되는 용어 "포함하는"은 "구성된" 및 "필수적으로 구성된" 실시예를 포함할 수 있다. 여기 개시된 모든 범위들은 종점을 포함하며, 독립적으로 더할 수 있다. 범위의 종점 및 여기에 개시된 어떠한 수치도 정확한 범위 또는 수치에 제한되지 않으며, 충분히 범위가 넓어, 이러한 범위 및/또는 수치에 근접하는 값을 포함한다.

여기서 사용되는 바와 같이, 근사적인 어휘가 적용되어 정량적 표현을 변형시킬 수 있으며, 관련된 기본적인 기능에 변화를 일으키지 않고 다양화할 수 있다. 따라서, "약" 및 "실질적으로"와 같은 용어 또는 용어에 의해 변형된 수치는 몇몇 경우에, 구체화된 정확한 값에 한정되지 않을 수 있다. 몇몇 경우에, 근사적인 어휘는 수치를 측정하기 위한 기기의 정밀도에 상응하는 것일 수 있다.

본 발명은 정온도계수 물질, 하나 이상의 정온도계수 물질을 포함하는 제조물 및 하나 이상의 정온도계수 물질을 포함하는 제조물을 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명의 PTC 물질은 종래의 PTC 물질과 비교하였을 때, 향상된 열 전도성 및/또는 유동(rheology)을 가진다. 그 결과, 물질 내부에서 생성된 열은 물질을 통해 더욱 빨리 전달될 뿐 아니라, 히터로서 PTC 물질의 효율성을 향상시키는 외부의 매체로 전달된다. 또한, 장치의 일부가 다른 부분보다 더욱 뜨거운 핫스팟은 본 발명에 따른 물질의 사용을 통해 감소 및/또는 제거될 수 있다. 향상된 유동은 이러한 조성물이 더 높은 유동율을 가지며, 따라서 종래 기술의 PTC 물질보다 가공하기 더욱 용이하다는 것을 의미한다.

향상된 열 전도성 및/또는 열-전이로 인하여, 충분향 양의 그래파이트를 포함하는 본 발명의 성분 배합은 스테디 스테이트 모드(steady state mode)에서 작동되었을 때, 내부 PTC 온도와 PTC 물질의 표면 온도 사이에 더 작은 온도 델타(delta)를 나타낸다. 이에 따라, 물질은 초기에 이러한 파워 소스에 연결된 이후 빠르게 가열될 것이며, 결국 평형 온도(또한 작동 온도로 정의될 수 있음)에 도달할 것이며, 생성된 열은 실질적으로 열 손실과 동일하게 되어, 온도는 시간에 따라 실질적으로 일정하게 유지될 것이다. 또한, 단지 카본 블랙만을 사용하는 종래 기술에 따른 PTC 물질은 트립 온도(trip temperature)에서 같은 수준으로 고르게 하기 전에 트립 온도를 벗어나는 경향이 있다. 이에, 온도에서의 이러한 스파이크(spike)는 놓여있는 물질에 해를 가할 수 있다.

그러나, 본 발명에 따른 물질은 선택된 트립 온도를 벗어나지 않는 한편, 트립 온도에 도달할 때 단순하고 고르게 되며, 이에 따라 온도 이탈과 관련된 단점을 피할 수 있다. 또한, 그래파이트의 사용은 물질의 열 변형 온도가 증가되도록 도와, PTC물질이 더 큰 힘을 받는 더욱 구조적인 부품에 사용될 수 있도록 한다. 더욱 높은 온도에서 물질이 변형되기 때문에, 본 발명의 PTC 물질은 사용하는 동안 덜 변형되는 경향이 있다.

본 발명의 PTC 물질은 열가소성 물질, 카본 블랙 및 더 큰 입자 크기의 그래파이트를 포함하는 PTC 조성물의 사용을 통해 언급된 하나 이상의 특성을 달성한다. 본 발명의 조성물은 충분한 양의 카본 블랙 및 그래파이트를 사용하여, 열가소성 물질에 전기 전도성을 제공하는 한편, 또한 물질의 온도가 선택 스위칭 온도에 도달할 때 저항기(resistor)로 작용하기도 한다. 사용된 열가소성 물질, 사용된 카본 블랙의 양, 사용된 그래파이트 입자의 크기 및/또는 그래파이트의 양이 포함된, 그러나 이에 제한되지 않는 하나 이상의 요소에 기반하여, 본 발명의 PTC 조성물은 카본 블랙 또는 더 작은 그래파이트 입자를 포함하는 종래 기술의 PTC 조성물과 비교하였을 때, 향상된 열 전도성을 가진다.

여기서 사용되는 "더 작은" 그래파이트 입자는 10 미크론 미만의 평균 직경을 가지는 것이다. 언급된 바와 같이, 이러한 입자들은 열 전도성은 증가되는 반면에, 생산하기 비싸며, 물질의 크기로 인해 혼합하기 더욱 어렵다.

예상하였던 바와 달리, "더 큰"그래파이트 입자 즉, 10 미크론 초과의 평균 직경을 가지는 것이 생산하는데 비용이 덜 들고, 혼합하기 더욱 용이하면서도, 실질적으로 열 전도성에 있어서 더욱 큰 증가를 제공할 수 있음을 밝혀냈다. 더 큰 입자의 동일한 중량 퍼센트는 더 작은 입자의 동일한 중량보다 더 작은 표면적을 가지기 때문에, 더 작은 입자의 더 큰 표면적이 더 큰 입자의 더 작은 표면적보다 조성물의 열 전도성을 증가시킬 수 있도록 더 도왔을 것으로 추측하였다. 그러나, 실시예에 입증된 바와 같이, 이는 그렇지 않은 것으로 밝혀졌다.

이에 따라, 하나의 실시예에서 본 발명의 조성물은 더 큰 크기의 그래파이트 입자를 포함한다. 하나의 실시예에서, 본 발명의 조성물 중에서 사용된 그래파이트 입자는 10 미크론 이상의 평균 입자 크기를 가진다. 다른 실시예에서, 본 발명의 조성물 중에서 사용된 그래파이트 입자는 100 미크론 내지 300 미크론 사이의 평균 입자 크기를 가진다. 또 다른 실시예에서, 본 발명의 조성물 중에서 사용된 그래파이트 입자는 10 미크론 내지 150 미크론의 평균 입자 크기를 가진다.

또한, 본 발명의 조성물은 또한, 다른 크기의 직경을 가진 그래파이트 입자를 사용할 수 있다. 이에, 다른 실시예에서 본 발명의 조성물 중에서 사용된 그래파이트 입자는 10 미크론 이상의 d90 입자 크기를 가진다. 다른 실시예에서, 본 발명의 조성물 중에서 사용되는 그래파이트 입자는 10 미크론 내지 150 미크론 사이의 d90 입자 크기를 가진다. 다른 실시예에서, 본 발명의 조성물 중에서 사용되는 그래파이트 입자는 15 미크론 내지 75 미크론 사이의 d90 입자 크기를 가진다. 여기서 사용되는 "d90 입자 크기"는 90%의 입자가 언급된 직경 이하의 직경을 가지는 것을 의미한다. 따라서, d90의 25 미크론은 90%의 그래파이트 입자가 25 미크론 이하의 직경을 가지는 것을 가리킨다. 또한, 주어진 범위의 d90 입자 크기는 그래파이트 입자를 가리키며, 범위의 상한은 d90 입자크기 위에 있음을 의미하는 한편, 하한은 그래파이트 물질이 걸러져 하한보다 작은 크기의 모든 입자는 제거되었음을 의미한다. 예를 들어, 15 미크론 내지 75 미크론 사이의 d90은 90%의 그래파이트 입자가 75 미크론 미만의 직경을 가지며, 15 미크론 미만의 직경을 가지는 모든 입자가 제거되었음을 의미한다.

그래파이트 입자의 크기 이외에도, 그래파이트 입자가 높은 퍼센트의 카본을 가지는 것이 효과적이다. 따라서, 하나의 실시예에서 상기 그래파이트는 카본 함량이 99% 이상이다. 다른 실시예에서, 상기 그래파이트는 카본 함량이 99.5%이상이다.

언급된 바와 같이, 본 발명의 PTC 조성물은 카본 블랙 및 그래파이트를 포함하지 않은 PTC 물질과 비교하였을 때, 열 전도성에서의 증가를 나타낸다. 열 전도성의 이러한 증가는 동일한 총량의 카본 블랙만을 포함하는 조성물과 비교하였을 때 드러나며, 카본 블랙 및 그래파이트의 사용은 조성물이 동일한 양의 전도성 물질을 포함하는 경우라도 상승적 개선 효과를 제공한다.

본 발명의 조성물은 PTC 물질을 제조하기 위해 열가소성 물질에 카본 블랙 및 그래파이트의 혼합물을 첨가함으로써 이러한 향상된 열 전도성을 달성할 수 있다. 상기 조성물 중 그래파이트의 양은 하나의 실시예에서, PTC 조성물 전체 중량의 5 내지 50 중량%이다. 다른 실시예에서, PTC 조성물 중의 그래파이트 양은 PTC 조성물 전체 중량의 15 내지 45 중량%이다. 또 다른 실시예에서, PTC 조성물 중의 그래파이트의 양은 PTC 조성물 전체 중량의 20 내지 40 중량%이다.

조성물 중의 카본 블랙의 양은 하나의 실시예에서, PTC 조성물 총 중량의 5 내지 50 중량%이다. 다른 실시예에서, PTC 조성물 중의 카본 블랙의 양은 PTC 조성물 총 중량의 10 내지 45 중량%이다. 또 다른 실시예에서, PTC 조성물 중의 카본 블랙의 양은 PTC 조성물 총 중량의 15 내지 40중량%이다. 또한, 본 발명에서 사용된 카본 블랙은 250 ml/100g 미만의 디부틸프탈레이트 흡수도(dibutylphthalate absorption: DBP)를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 본 발명에서 사용된 카본 블랙은 200 ml/100g 미만의 디부틸프탈레이트 흡수도를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 본 발명에서 사용된 카본 블랙은 150 ml/100g 미만의 디부틸프탈레이트 흡수도를 가질 수 있다.

본 발명은 카본 블랙 및 그래파이트를 사용하기 때문에, 이러한 조합은 카본 블랙만을 사용하거나, 그래파이트만을 사용하는 조성물보다 더 나은 열 전도성을 제공한다. 또한, 카본 블랙만을 가지거나 그래파이트만을 가지는 조성물과 비교하였을 때, 카본 블랙과 그래파이트의 조합은 본 발명의 조성물의 유동 또는 유동 특성 또한 증가시키는 것으로 밝혀졌다. 이에, 본 발명의 조성물은 종래의 조성물보다 가공하기 더 용이하다. 본 발명의 PTC 조성물 중의 카본 블랙의 양이 기반이 되어, 카본 블랙과 그래파이트의 총량은 PTC 조성물 총 중량의 10 내지 70 중량%일 수 있으며, 열가소성 폴리머의 양은 PTC 조성물 총 중량의 90 내지 30 중량%일 수 있다. 경우에 따른 실시예에서, 카본 블랙 및 그래파이트의 총량은 PTC 조성물 총 중량의 30 내지 60 중량%인 바, 열가소성 폴리머의 양은 PTC 조성물 총량의 70 내지 40 중량%이다. 또 다른 경우에 따른 실시예에서, 카본 블랙 및 그래파이트의 총량은 PTC 조성물 총 중량의 40 내지 60 중량%인 바, 열가소성 폴리머의 양은 PTC 조성물 총량의 60 내지 40 중량%이다.

카본 블랙 및 그래파이트는 PTC 물질을 제조하는 데 사용 가능한 어떠한 열가소성 물질과 함께 사용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 상기 열가소성 물질은 반-결정 물질이며, 이는 비정질 열가소성 물질과 비교하였을 때, 반결정 물질에서 PTC 특성을 획득하는 것이 더 용이할 수 있기 때문이다. 하나의 실시예에서, 상기 반-결정 열가소성 물질은 5% 이상의 결정도를 가진다. 다른 실시예에서, 상기 결정 열가소성 물질은 10% 이상의 결정도를 가진다. 또 다른 실시예에서, 반-결정 열가소성 물질은 15% 이상의 결정도를 가진다. 용어 "반-결정"은 열가소성 물질의 거동이 상당한 양의, 그러나 완전하게는 아닌 결정성 열가소성 거동을 나타내도록 하기에 충분한 결정도를 가지는 것을 의미한다.

본 발명에서 사용될 수 있는 열가소성 폴리머의 예시에는 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 말레산 무수물 기능기화된 폴리에틸렌, 말레산 무수물 기능기화된 엘라스토머 에틸렌 공중합체(엑손모빌(ExxonMobil)의 EXXELOR VA1801 및 VA1803), 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-옥텐 공중합체, 에틸렌-메틸 아크릴레이트, 에틸렌-에틸 아크릴레이트 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트 공중합체와 같은 에틸렌-아크릴레이트 공중합체, 글리시딜 메타크릴레이트 변형 폴리에틸렌을 포함하는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 말레산무수물 기능기화된 폴리프로필렌(maleic anhydride functionalized polypropylene), 글리시딜 메타크릴레이트 변형된 폴리프로필렌(glycidyl methacrylate modified polypropylene), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 아세틸, 아크릴 수지, 교대배열 폴리스티렌(syndiotactic polystyrene:sPS), PA6, PA66, PA11, PA12, PA6T, PA9T을 포함하나, 이에 제한되지 않는 폴라아미드, 폴리-테트라-플루오르에틸렌(poly-tetra-fluorethylene: PTFE), 폴리부틸렌-테레프탈레이트(PBT), 폴리페닐렌-설파이드(PPS), 폴리아미드이미드, 폴리이미드, 폴리에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 글리시딜 메타크릴레이트 변형 폴리에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리비닐알코올, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 폴리이소부틸렌, 폴리(비닐리덴 클로라이드), 폴리(비닐리덴 플루오라이드)(PVDF), 폴리(메틸아크릴레이트), 폴리아크릴로니트릴, 폴리부타디엔, 폴리에틸렌-테레프탈레이트(PET), 폴리(8-아미노카프릴산), 폴리(비닐 알코올)(PVA), 폴리카프로락톤, 또는 블렌드, 혼합물, 또는 하나 이상의 폴리머의 조합을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 효과적인 실시예들에서, 상기 열가소성 폴리머는 고밀도- 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌 폴리머이다. 여기서 사용되는 "고밀도- 폴리에틸"은 0.94 g/cm³초과의밀도를 가진다. 열경화성 수지(thermoset) 또한 사용될 수 있으나, 대부분의 실시예는 열가소성 물질을 사용한다. 몇몇 실시예에서, 열가소성 물질이 사용되며, 몰딩 후에 가교된다.

또한, 본 발명의 PTC 조성물은 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 최종 목적하는 PTC 물질의 특성에 따라 필러, 항산화제(antioxidant), 윤활제(lubricant), 난연제(flame retardant), 기핵제(nucleating agent), 커플링제(coupling agent), 자외선 흡수제(ultraviolet absorber), 자외선 안정화제(ultraviolet stabilizer), 염료(pigment), 안료(dye), 제제(agent), 가소화제(plasticizer), 공정 보조제(processing aids), 점도 조절제(viscosity control agent), 점착제(tackifier), 블로킹 방지제(anti-blocking agent), 계면활성제, 신전유(extender oil), 금속 불활성화제(metal deactivator), 전압 안정화제(voltage stabilizer), 부스터(booster), 촉매(catalyst), 매연억제제 (Smoke Suppressant) 등 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 첨가제의 예로 본 발명에서 사용될 수 있는 필러 등은 글래스 파이버, 미네랄 파이버 등 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

기핵제의 예시에는 활석, 실리카, 운모(mica), 카올린(kaolin), 소르비톨(sorbitol), 소듐 벤조에이트, 소듐 스테아레이트 등 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합이 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

항산화제의 예시에는 테트라키스[메틸렌(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트)]-메탄(tetrakis[methylene(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate)]-methane), 4,4'-티오비스(2-메틸-6-tert-부틸페놀)(4,4'-thiobis(2-methyl-6-tert-butylphenol), 및 티오디에티렌 비스(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시)하이드로신나메이트와 같은 입체장애 페놀(hindered phenol), 옥타데실-3(3.5-디-터트부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, 펜타에리트리톨 테트라키스(3(3.5-디-tert부틸-4-하이드록시페닐) 프로피오네이트), 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스페이트와 같은 포스파이트 및 포스포나이트(phosphonite), 및 디라우릴티오디프로피오네이트(dilaurylthiodipropionate), 디미리스틸티오디프로피오네이트(dimyristylthiodipropionate), 및 디스테아릴티오디프로피오네이트(distearylthiodipropionate)와 같은 티오화합물, 포타슘 아이오다이드(potassium iodide), 요오드화 구리(cuprous iodide), 다양한 실록산, 및 중합된 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린 등과 같은 아민 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

난연제의 예시에는 BC58 및 BC52와 같은 테트라브로모 브시페놀 A 올리고머, 브롬화된 에폭시, 데카브로모디페닐렌옥사이드(decabromodiphenyleneoxide), 펜타브로모벤질 아크릴레이트 모노머(pentabrombenzyl acrylate monomer), 펜타브로모벤질 아크릴레이트 폴리머(pentabromobenzyl acrylate polymer), 에틸렌-비스(테트라브로모프탈이미드), 비스(펜타브로모벤질)에탄과 같은 할로겐화된 난연제, Mg(OH)₂ 및 Al(OH)₃와 같은 금속 하이드록사이드, 멜라민 시아누레이트, 레드 인(red phosphorus)과 같은 인 기반 FR 시스템, 멜라민 폴리포스페이트, 포스페이트 에스테르, 금속 포스피네이트, 암모늄 폴리포스페이트, 확장가능한 그래파이트(expandable graphite), 소듐 또는 포타슘 퍼플루오로부탄 설페이트, 소듐 또는 포타슘 퍼플루오로옥탄 설페이트, 소듐 또는 포타슘 디페틸설폰 설포네이트 및 소듐- 또는 포타슘-2,4,6-트리클로로벤조에이트 및 N-(p-톨일설포닐)-p-톨루엔설프이미드 포타슘염, N-(N′-벤질아미노카보닐) 설프아닐이미드 포타슘염, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 필러 및 첨가제는 총 PTC 조성물의 0.1 내지 약 40중량%의 범위의 양으로 첨가될 수 있다.

또한, 본 발명의 조성물은 카본 블랙 및 그래파이트와 함께 제조되는 것으로 언급된 반면에, 다른 결정 또는 비정질 카본 물질 예를 들어, 유리체 탄소(vitreous carbon), 활성화된 챠콜(charcoal), 활성화된 카본, 카본 파이버 등은 경우에 따른 실시예에서 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 상기 다른 결정 또는 비정질 탄소 물질은 하나의 실시예에서, 카본 블랙 대신에 또는 경우에 따른 실시예에서 카본 블랙 및 그래파이트와 조합하여 사용될 수 있다.

더욱이, 본 발명의 사상은 하나 이상의 PTC 물질의 효과가 사용될 수 있는 어떠한 제조물에서라도 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들어, 본 발명의 PTC 물질은 자가-조절 히터(self-controlled heater), 과전류 보호 장치, 에어컨 부품, 자동차 부품, 예를 들어 가열된 좌석, 가열된 미러, 가열된 윈도우, 가열된 운전대 등, 회로 보호 장치, 방향제 디스펜서(perfume dispenser) 및 열가소성 기반 PTC 물질이 사용될 수 있는 다른 어떠한 부품에서 사용될 수 있다.

PTC 조성물의 제조는 균질 블렌드의 형성을 위한 조건 하에서 재료를 블렌딩함으로써 달성될 수 있다. 모든 재료들은 초기에 가공 시트템에 첨가될 수 있으며, 또는 그 밖의 소정의 첨가제는 미리 혼합될 수 있다. 상기 블렌드는 단일 또는 이중 스크류 유형의 압출기 또는 조성물에 전단(shear)을 적용할 수 있는 유사 혼합 장치, 예를 들어 부쉬 코-니더(Bush co-kneader), 밴버리 믹서 및 브라벤더 믹서에서 혼합하거나, 또는 인젝션 몰딩 혼합(injection molding compounding: IMC) 공정에 의해 제조될 수 있다.

하나의 실시예에서, 별도의 압출기가 블렌드 가공에 사용된다. 다른 실시예에서, 상기 조성물은 다양한 성분의 첨가를 수용하기 위해 그것의 길이를 따라 복수의 피드(feed) 포트(port)를 가진 단일 압출기를 사용하여 제조된다. 압출기에서 하나 이상의 벤트 포트를 통해 용융물에 진공이 적용되어, 조성물 중의 휘발성 불순물을 제거할 수 있다. 하나의 실시예에서, 제조된 화합물에서 가능한 큰 크기의 그래파이트 입자 크기를 가지도록 그래파이트 입자를 다운스트림(downstream)에 주입하는 것이 효과적일 수 있다.

모든 인용된 특허, 특허 출원 및 다른 참조문헌들은 그 전체로 참조로서 여기에 합체된다. 발명은 하기 제한되지 않는 실시예에 의해 더 설명된다.

표 1은 본 발명의 PTC 물질의 3가지 실시예 및 카본 블랙 및 그래파이트(또는 열-전도성 블랙(thermo-conductive black))를 포함하지 않는 PTC 물질과 비교하였을 때 이러한 물질의 향상된 전도성을 나타낸다. 이러한 실시예들에서, 사용된 고-밀도 폴리에틸렌 Basell GD7255이었다. 카본 블랙은 Degussa의 Printex G이었으며, 그래파이트는 180 미크론의 d50을 가진 Ashbury TC300이었다. 여기서 사용된 바와 같이, d50은 50 wt%의 입자가 ≤ 180 미크론임을 의미한다. PTC 물질은 워너 앤 플레이더러(Werner and Pfleiderer) 25mm 동시-회전 10-배럴의 이중 스크류 압출기 상에서 혼합되었다. 모든 재료는 목(throat)에서 유입되었다. 흡수 존(intake zone)은 50℃로 설정되었으며, 제 1 가열 장치는 150℃에서 설정되었다. 다른 가열 장치 뿐 아니라 다이(die)는 190℃로 설정되었다. 대표적으로 모든 조성물은 300 rpm의 스크류 속도에서 혼합되었으며, 처리량(throughput)은 토크가 70 내지 80 퍼센트 사이에 도달할 수 있도록 조정되었다.

80℃에서 4시간 동안 예비 건조한 이후에, 조성물은 하기의 셋팅을 사용하여 Engel 75 상에서 인젝션 몰딩되었다-50℃의 호퍼(hopper), 225℃의 제 1 존, 235℃의 제 2 존, 245℃의 제 3 존 및 240℃의 다이와 함께 몰드 온도는 60℃이었다. 조성물은 ISO-인장 바(ISO-tensile bar)로 제조되어, 주어진 조성물의 PTC 특성을 측정하는 데 사용되었다.

PTC 특성은 "정적(static)검사"를 사용하여 측정되었다. 정적 검사를 위한 샘플들은 하기와 같이 제조되었다: ISO-인장 바는 경사점에 노치(notch)되었고, -40℃로 냉각되었으며, 은색 페인트가 적용된 후에 파단되었다. 정적 검사에서, 온도가 물질에 가해졌으며, 생성된 저항율이 측정되었다. 오븐 온도는 PTC 효과의 개시에 앞서 ~20℃의 단계로 상승하였으며, 개시 직전 및 직후에 5-10℃의 단계로 상승하였다. PTC 물질 주위에서만 저항 대 온도의 큰 변화가 발생하였다. 초기에 더 큰 온도 상승 단계가 적용되었기 때문에, PTC 가까이에 있자마자 감소되었으며, PTC 효과가 발생한 이후에 증가하였다. 양호하게 통과하여 가열된 균일한 샘플을 위하여, 각각의 계단식 온도 상승 이후 40 분의 조절시간이 적용되었다. 2가지 다른 방법이 적용되어, 샘플의 저항을 측정하였다. 샘플 1-4에 대하여, 저항은 오븐을 연 다음, 오븐에서 샘플을 제거하지 않고 즉시 측정되었다. 이러한 특정은 수초 내에 완료되었다. 아래의 샘플5-17은 특별히 디자인된 샘플 홀더를 사용하여 측정되었으며, 샘플로 하여금 폐쇄된 오븐에 남아 오븐의 외부에서 샘플의 저항을 측정하도록 하였다.

유효한 구체적 체적 저항률(specific volume resistivity: SVR)은:

SVR(옴.cm)= 저항(옴:Ohm) * 균열 면적(Fracture area: cm²) -----------------------------------------------------

샘플의 길이(전극 거리: electrode distance)(cm)

에 따라 측정되었다.

R135/R23가 PTC 효과의 크기를 위한 측정방법으로 사용되었고, R135는 135℃에서의 저항률을 나타내며, R23은 실온에서의 저항률을 나타낸다.

트립 온도는 온도 vs. 로그 체적 저항률 그래프에서 급격한 저항률 증가가 관찰되는 온셋 온도로 특징지어졌다. 이러한 온셋 온도는 50℃에서 도시된 탄젠트(tangent)와 저항률 곡선의 가장 가파른 부분의 교점에 의해 측정되었다.

열 전도성은 Netzsch LFA 447 레이저플래쉬(laserflash) 장치를 사용하고, 12mm 직경의 2mm 두께 디스크로 몰딩된 인젝션을 사용하여 측정되었다.

열 변형 온도(heat deflection temperature) 또는 열 변성 온도(heat distortion temperature: "HDT")는 로드 하에서 열 변형 온도를 측정한 것이며, ISO 75/Be에 의해 정의된 절차에 따라 측정되었다.

용융 체적율(Melt Volume Rate: MVR)은 물질의 점도를 측정하는 것이며, ISO 1133에 따라 측정되었다.

샘플 1은 대조군 샘플이었으며, 50 wt%의 HDPE 및 50 wt%의 카본 블랙을 포 함하였다. 샘플 2 및 3은 그래파이트 및 카본 블랙을 둘 다 포함하고 있는 PTC 물질을 나타내며, 샘플 2는 20 중량%의 그래파이트 및 총 50 중량 %의 카본 블랙 및 그래파이트, 샘플 3은 25 중량%의 그래파이트 및 총 50 중량 %의 카본 블랙 및 그래파이트 및 샘플 4는 30 중량%의 그래파이트 및 총 55 중량 %의 카본 블랙 및 그래파이트을 포함하였다.

데이터에서 관찰할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 사상에 따라 제조된 조성물은 더 높은 열 변형 온도를 가졌으며, 이에 따라 물질로 하여금 어떠한 구조적 부품에서라도 더 큰 유용성을 가질 수 있도록 하며, 카본 블랙만을 포함한 종래 기술의 PTC 물질과 비교하였을 때에도 향상된 열 전도성을 보유할 수 있도록 한다.

또한, 관찰되는 바와 같이 본 발명의 조성물은 훨씬 높은 MVR을 보유하는 바, 이러한 조성물은 더 높은 유동률을 가지며, 이에 따라 HDPE 및 카본 블랙만을 포함한 조성물에 비해 가공이 더 용이하다.

실시예 5-17에서, PTC 배합성분들은 Coperion 25 mm 공-회전 이중-스크류 압출기 상에서 제조되었다. HDPE는 목에서 유입되었으며, C-블랙은 섹션 4에서 유입된 한편, 그래파이트는 섹션 6에서 첨가되었다. 흡수 존은 50℃로 설정되었으며, 제 1 가열 장치는 150℃로 설정되었다. 다른 가열 장치 뿐 아니라 다이는 190℃로 설정되었다. 대표적으로 모든 조성물은 300 rpm의 스크류 속도에서 혼합되었으며, 처리량은 토크가 70 내지 80 퍼센트에 도달하도록 하기 위하여 조정되었다. 인젝션 몰딩은 실시예 1-4에서 언급한 바와 같이 행하여졌다.

* KS y는 d90이 y 미크론(즉, 90wt%의 입자가 < y 미크론이다)을 의미한다. KS6은 90%의 입자들이 6 미크론보다 더 작음을 의미한다.

** KS x-y 또는 T x-y는 원래의 KS y 또는 Ty 배합 성분으로부터 걸러진 부분이며, y는 d90을 의미(즉, 90%의 입자들이 y 미크론 보다 작음을 의미한다. x 미크론보다 작은 모든 입자들이 제거되어 이러한 물질이 걸러졌다. KS150-400는 원래의 KS400(d90=400) 미크론이 걸러졌으며, < 150 미크론인 모든 입자가 제거된 것이다.

표 2와 관련하여, 10 미크론 미만의 입자 크기와 비교하였을 때 10 미크론 초과의 입자 크기가 얼마나 더 나은 특성을 가능하게 하는지 및 더 큰 크기의 입자일 때 이점 역시 존재함에도 불구하고, 그래파이트 입자의 평균 입자 크기가 중간 크기인 입자를 포함할 때 가장 좋은 결과가 보여진다는 것을 확인할 수 있다. 이러한 실시예에서, 비교 데이터는 샘플 5, 6 및 7(그래파이트 없음) 및 샘플 14, 15 및 16(d90의 6 미크론 그래파이트 입자를 사용)에서 관찰될 수 있다. 데이터에서 보여질 수 있는 바와 같이, 샘플 8(더 큰 입자) 및 11(중간 크기)는 샘플 14(작은 입자)와 비교하였을 때 향상된 열 전도성 및 MVR을 가졌다. 이러한 향상은 샘플 15(작음)와 비교하였을 때 상응하는 샘플 9(큼), 12(중간) 및 17(역시 중간) 군 및 샘플 16(작음)과 비교하였을 때 샘플 10(큼) 및 13(중간)의 군에서도 관찰되었으며, 소정의 경우에는 MVR만이 향상되었다.

또한, 샘플을 유사한 실온 저항률과 비교하였을 때 더 큰 입자 크기를 사용한 샘플이 더 작은 입자 크기를 사용한 샘플과 비교(예를 들어, 샘플 16과 비교하였을 때 샘플 11)하였을 때 열 전도성 및 MVR이 향상되었다.

이와 같이, 데이터는 더 작은 크기의 그래파이트 입자를 사용한 PTC 물질과 비교하였을 때, 중간 크기 및 더 큰 크기의 그래파이트 입자를 사용하는 것이 향상된 열 전도성 및 MVR을 보유하도록 하는 예상하지 못한 효과를 입증한다.

이러한 상세한 설명은 발명을 개시하기 위하여 최선의 실시형태를 포함하여 실시예를 사용하였으며, 당업자로 하여금 발명을 제조 및 사용할 수 있도록 한다. 발명의 특허 가능한 범위는 청구항에 정의되며, 당업자에 발행할 수 있는 다른 실시예를 포함할 수 있다. 이러한 다른 실시예들은 청구항의 문자적 언어와 다르지 않은 구성 요소를 가지거나, 청구항의 문자적 언어와 비본질적 차이를 가진 균등한 구성 요소를 포함한다면, 청구 범위 내에 있는 것이다. 여기서 인용되는 모든 인용문헌은 특히 여기에 참조로서 합체된다.

단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 별도로 그 내용을 명확하게 지시하지 않는 한은 다수의 대상물을 포함한다. 화합물은 표준 명명법을 사용하여 기술된다. 예를 들어, 어떠한 지정된 기로 치환되지 않은 소정의 자리는 지정된 바와 같은 결합 또는 수소 원자에 의해 채워진 원자가를 가지는 것으로 이해한다. 두 문자 또는 기호 사이에 있지 않은 파선("-")은 치환기에 대한 결합 지점을 가리킨다. 예를 들어, -CHO는 카보닐기의 탄소를 통해 결합된다. 달리 정의되지 않는다면, 여기서 사용되는 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속한 당업계의 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가진다. 동일한 특성 또는 동일한 양으로 지정되는 모든 범위의 종점은 독립적으로 합할 수 있으며, 종점을 포함한다.

Claims

정온도계수(Positive Temperature Coefficient) 조성물로서,

a) 5% 이상의 결정도를 가지는 약 30 내지 약 90 중량%의 반-결정 열가소성 폴리머;

b) 약 5 내지 약 50 중량%의 카본 블랙; 및

c) 99% 이상의 탄소 함량 및 10 미크론 이상의 입자 크기를 가지는 약 5 내지 약 50 중량%의 그래파이트;를 포함하며:

상기 정온도계수 조성물은 열가소성 폴리머 및 카본 블랙으로 이루어진 조성물과 비교하여 향상된 열 전도성(thermal conductivity)을 가지는 것을 특징으로 하는 정온도계수 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 조성물은 약 40 내지 약 80 중량%의 열가소성 폴리머; 약 10 내지 약 50 중량%의 카본 블랙; 및 약 10 내지 약 50 중량%의 그래파이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 정온도계수 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 조성물은 약 40 내지 약 65 중량%의 열가소성 폴리머; 약 15 내지 약 30 중량%의 카본 블랙; 및 약 20 내지 약 40 중량%의 그래파이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 정온도계수 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 조성물은 필러, 항산화제(antioxidant), 윤활제(lubricant), 난연제(flame retardant), 기핵제(nucleating agent), 커플링제(coupling agent), 자외선 흡수제(ultraviolet absorber), 자외선 안정화제(ultraviolet stabilizer), 염료(pigment), 안료(dye), 제제(agent), 가소화제(plasticizer), 공정 보조제(processing aids), 점도 조절제(viscosity control agent), 점착제(tackifier), 블로킹 방지제(anti-blocking agent), 계면활성제, 신전유(extender oil), 금속 불활성화제(metal deactivator), 전압 안정화제(voltage stabilizer), 부스터(booster), 촉매(catalyst), 매연억제제 (Smoke Suppressant) 또는 이들의 조합으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정온도계수 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 열가소성 폴리머는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐 아세테이트, 폴리카프로락톤 폴리에스테르(polycaprolactone polyester), 교대배열 폴리스티렌(syndiotactic polystyrene:sPS), 폴리아미드(polyamide), 폴리-테트라-플루오르에틸렌(poly-tetra-fluorethylene), 폴리부틸렌-테레프탈레이트(polybutylene-terephthalate), 폴리페닐렌-설파이드(polyphenylene-sulfide), 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 폴리이소부틸렌, 폴리(비닐리덴 클로라이드), 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리아크릴로니트릴, 폴리부타디엔, 폴리에틸렌-테레프탈레이트, 폴리(8-아미노카프릴산)(poly(8-aminocaprylic acid), 폴리(비닐 알코올), 에틸렌 기반 공중합체 및 삼중합체, 말레산 무수물 변형 폴리에틸렌(maleic anhydride modified polyethylene), 글리시딜 메타크릴레이트 변형 폴리에틸렌(glycidyl methacrylate modified polyethylene), 말레산 무수물 변형 폴리프로필렌(maleic acid anhydride modified polypropylene), 글리시딜 메타크릴레이트 변형 폴리프로필렌(glycidyl methacrylate modified polypropylene) 또는 블렌드, 혼합물 또는 이들 폴리머 중 하나 이상의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 정온도계수 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 카본 블랙은 디부틸프탈레이트 흡수도(dibutylphthalate absorption)가 250 ml/100g 미만인 것을 특징으로 하는 정온도계수 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 그래파이트는 입자 크기가 10 미크론 내지 150 미크론 사이인 것을 특징으로 하는 정온도계수 조성물.
정온도계수 조성물로서,

a) 5% 이상의 결정도를 가지는 약 30 내지 약 90 중량%의 반-결정 열가소성 폴리머;

b) 약 5 내지 약 50 중량%의 카본 블랙; 및

c) 99% 이상의 탄소 함량 및 10미크론 이상의 d90 입자 크기를 가지는 약 5 내지 약 50 중량%의 그래파이트;를 포함하며:

상기 정온도계수 조성물은 열가소성 폴리머 및 카본 블랙으로 이루어진 조성물과 비교하여 향상된 열 전도성을 가지는 것을 특징으로 하는 정온도계수 조성물.
제 8 항에 있어서, 상기 조성물은 약 40 내지 약 80 중량%의 열가소성 폴리머; 약 10 내지 약 50 중량%의 카본 블랙; 및 약 10 내지 약 50 중량%의 그래파이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 정온도계수 조성물.
제 8 항에 있어서, 상기 조성물은 약 40 내지 약 65 중량%의 열가소성 폴리머; 약 15 내지 약 30 중량%의 카본 블랙; 및 약 20 내지 약 40 중량%의 그래파이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 정온도계수 조성물.
제 8 항에 있어서, 상기 조성물은 필러, 항산화제, 윤활제, 난연제, 기핵제, 커플링제, 자외선 흡수제, 자외선 안정화제, 염료, 안료, 제제, 가소화제, 공정 보조제, 점도 조절제, 점착제, 블로킹 방지제, 계면활성제, 신전유, 금속 불활성화제, 전압 안정화제, 부스터, 촉매, 매연 억제제 또는 이들의 조합으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정온도계수 조성물.
제 8 항에 있어서, 상기 열가소성 폴리머는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐 아세테이트, 폴리카프로락톤 폴리에스테르(polycaprolactone polyester), 교대배열 폴리스티렌(syndiotactic polystyrene:sPS), 폴리아미드(polyamide), 폴리- 테트라-플루오르에틸렌(poly-tetra-fluorethylene), 폴리부틸렌-테레프탈레이트(polybutylene-terephthalate), 폴리페닐렌-설파이드(polyphenylene-sulfide), 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 폴리이소부틸렌, 폴리(비닐리덴 클로라이드), 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리아크릴로니트릴, 폴리부타디엔, 폴리에틸렌-테레프탈레이트, 폴리(8-아미노카프릴산)(poly(8-aminocaprylic acid), 폴리(비닐 알코올), 에틸렌 기반 공중합체 및 삼중합체, 말레산 무수물 변형 폴리에틸렌(maleic anhydride modified polyethylene), 글리시딜 메타크릴레이트 변형 폴리에틸렌(glycidyl methacrylate modified polyethylene), 말레산 무수물 변형 폴리프로필렌(maleic acid anhydride modified polypropylene), 글리시딜 메타크릴레이트 변형 폴리프로필렌(glycidyl methacrylate modified polypropylene) 또는 블렌드, 혼합물 또는 이들 폴리머 중 하나 이상의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 정온도계수 조성물.
제 8 항에 있어서, 상기 카본 블랙은 디부틸프탈레이트 흡수도가 250 ml/100g 미만인 것을 특징으로 하는 정온도계수 조성물.
제 8 항에 있어서, 상기 그래파이트는 d90 입자 크기가 10 미크론 내지 150 미크론 사이인 것을 특징으로 하는 정온도계수 조성물.
제1항의 정온도계수 조성물을 포함하는 제조물.
제8항의 정온도계수 조성물을 포함하는 제조물.