KR960000423B1 - Conductive polymer composition - Google Patents

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carbon black
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마꼬도 야마다
유끼히꼬 쿠로사와
세츠야 이시끼
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후지꾸라 덴센 가부시끼가이샤
카가야 세이이찌
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00Compositions of unspecified macromolecular compounds

Abstract

내용 없음.No content.

Description

도전성 폴리머 조성물과 그의 전기장치Conductive Polymer Compositions and Their Electrical Apparatus

제1도는 본 발명에 따른 전기장치의 단면도.1 is a cross-sectional view of an electrical device according to the invention.

제2도는 다수의 전극층을 가진 본 발명에 따른 전기장치의 단면도.2 is a cross-sectional view of an electrical device according to the invention with a plurality of electrode layers.

제3도는 본 발명에 따른 전기장치를 구비한 회로도.3 is a circuit diagram with an electrical device according to the invention.

제4도는 본 발명에 따른 전기장치를 구비한 회로도.4 is a circuit diagram with an electrical device according to the invention.

제5도는 본 발명에 따른 전기장치를 구비한 회로도.5 is a circuit diagram with an electrical device according to the invention.

제6도는 본 발명에 따른 조성물의 PTC 작용을 설명하는 전기장치의 저항-온도 특성그래프.6 is a resistance-temperature characteristic graph of an electrical device illustrating the PTC action of a composition according to the present invention.

제7도는 본 발명에 따른 전기장치의 전류-전압 특성을 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing the current-voltage characteristics of the electric apparatus according to the present invention.

본 발명은 정온도 계수 폴리머 조성물에 관한 것으로, 높은 파괴 전압을 가진 상기 조성물로 이루어진 전기장치에 관한 것이다.The present invention relates to a constant temperature coefficient polymer composition, and to an electrical device composed of the composition having a high breakdown voltage.

정온도 계수(PTC) 작용을 나타내는 도전성 폴리머 조성물과 이들 조성물로 이루어지는 전기장치는 다음 특허에 의하여 잘 알려져 있다.Conductive polymer compositions exhibiting a positive temperature coefficient (PTC) action and electrical devices composed of these compositions are well known by the following patents.

실예를 들면, 미국특허 2,952,761 ; 2,978,665 ; 3,243,753 ; 3,351,882 ; 3 ,571,777 ; 3,697,450 ; 3,757,086 ; 3,760,495 ; 3,793,716 ; 3,823,217 ; 3 ,858,144 ; 3,861,029 ; 3,950,604 ; 4,017,715 ; 4,072,848 ; 4,085,286 ; 4 ,117,312 ; 4,124,747 ; 4,177,376 ; 4,177,446 ; 4,188,276 ; 4,237,441 ; 4 ,238,812 ; 4,242,573 ; 4,246,468 ; 4,250,400 ; 4,252,692 ; 4,255,698 ; 4 ,271,350 ; 4,272,471 ; 4,304,987 ; 4,309,596 ; 4,309,597 ; 4,314,230 ; 4 ,314,231 ; 4,315,237 ; 4,317,027 ; 4,318,881 ; 4,318,220 ; 4,327,351 ; 4 ,329,726 ; 4,330,704 ; 4,334,148 ; 4,334,351 ; 4,352,083 ; 4,361,799 ; 4 ,388,607 ; 4,398,084 ; 4,400,614 ; 4,413,301 ; 4,425,397 ; 4,426,339 ; 4 ,426,633 ; 4,427,877 ; 4,435,639 ; 4,429,216 ; 4,442,139 ; 4,459,473 ; 4 ,481,498 ; 4,476,450 ; 4,502,929 ; 4,514,620 ; 4,517,449 ; 4,534,889 ; 4 ,545,926 ; 4,951,700 ; 4,724,417 ; 4,743,321 ; 4,764,664 ; 4,848,838 ; 4 ,857,880 ; 독일공개특허(German OLS No.) 1,634,999 ; 독일공개특허 2,746,602 ; 독일공개특허 2,821,799 ; EP출원 38,718 ; EP출원 38,713 ; EP출원 38,714 ; 영국특허출원 2,076,106A ; EP출원 63,440 ; EP출원 74,281 ; EP출원 92,406 ; EP출원 119,807 ; EP출원 84,304 ; 505.2 ; EP출원 84,305,584.7 ; EP출원 84,307,984.9 ; 영국특허 1,470,502와 1,470,503 ; Klason and kubat, J·응용폴리머과학 19, 831-845(1975) ; J·Meyer, 폴리머 엔지니어링과 과학, Vol. 13. No. 6, 462-468(1973) ; J·Meyer, 폴리머 엔지니어링과 과학, Vol. 14, No. 10, 706-716(1974) ; M·Narkis, 폴리머 엔지니어링과 과학, Vol. 18, No. 8, 649-653(1978) ; M·Narkis, J·응용폴리머과학, Vol. 25, 1515-1518(1980).See, eg, US Pat. No. 2,952,761; 2,978,665; 3,243,753; 3,351,882; 3,571,777; 3,697,450; 3,757,086; 3,760,495; 3,793,716; 3,823,217; 3,858,144; 3,861,029; 3,950,604; 4,017,715; 4,072,848; 4,085,286; 4,117,312; 4,124,747; 4,177,376; 4,177,446; 4,188,276; 4,237,441; 4,238,812; 4,242,573; 4,246,468; 4,250,400; 4,252,692; 4,255,698; 4,271,350; 4,272,471; 4,304,987; 4,309,596; 4,309,597; 4,314,230; 4,314,231; 4,315,237; 4,317,027; 4,318,881; 4,318,220; 4,327,351; 4,329,726; 4,330,704; 4,334,148; 4,334,351; 4,352,083; 4,361,799; 4,388,607; 4,398,084; 4,400,614; 4,413,301; 4,425,397; 4,426,339; 4,426,633; 4,427,877; 4,435,639; 4,429,216; 4,442,139; 4,459,473; 4,481,498; 4,476,450; 4,502,929; 4,514,620; 4,517,449; 4,534,889; 4,545,926; 4,951,700; 4,724,417; 4,743,321; 4,764,664; 4,848,838; 4,857,880; German OLS No. 1,634,999; German Patent Publication No. 2,746,602; German Patent Publication No. 2,821,799; EP application 38,718; EP application 38,713; EP application 38,714; British Patent Application No. 2,076,106A; EP application 63,440; EP application 74,281; EP application 92,406; EP application 119,807; EP application 84,304; 505.2; EP application 84,305,584.7; EP application number 84,307,984.9; British Patents 1,470,502 and 1,470,503; Klason and kubat, J. Applied Polymer Science 19, 831-845 (1975); J. Meyer, Polymer Engineering and Science, Vol. 13. No. 6, 462-468 (1973); J. Meyer, Polymer Engineering and Science, Vol. 14, No. 10, 706-716 (1974); M.Narkis, Polymer Engineering and Science, Vol. 18, No. 8, 649-653 (1978); M.Narkis, J. Applied Polymer Science, Vol. 25, 1515-1518 (1980).

이상의 각 특허공고 및 출원에 대한 개시는 참고로 개술되어 있다. 특히 J·Meyer, M·Narkis와 미국 특허 제 4,237,441호는 여러가지 종래의 카본블랙으로 되는 도전성 폴리머와 그들의 PTC 작용을 개시하고 있다.The disclosure of each patent publication and application is outlined by reference. In particular, J. Meyer, M. Naris, and U.S. Patent No. 4,237,441 disclose conductive polymers of various conventional carbon blacks and their PTC action.

폴리머 결정체로 되는 폴리머들이 그 내부에 적당량의 고도로 정제된 도전성 출진재를 분산시키므로 전기적으로 도전성을 갖는다는 것은 잘 알려져 있다.It is well known that polymers, which are polymer crystals, are electrically conductive because they disperse an appropriate amount of highly purified conductive starting material therein.

몇가지 도전성 폴리머들은 PTC(종온도 계수(positive temperature coeffici ent) ; 이후 PTC라 통칭함) 작용을 하는 것으로 알려져 있다.Some conductive polymers are known to act as PTC (positive temperature coefficient; hereafter PTC).

여기서 사용되는 바와같이, 용어 “PTC 폴리머”, “PTC 작용을 나타내는 조성물”과 PTC 조성물은 R14값의 적어도 2.5상, R100의 값이 적어도 10이상인 조성물을 나타내는데, 바람직하기로는 R30의 값이 6이상 가지는 것이 좋다. 이 경우 R14가 섭씨 14도 범위의 초기치 및 최종치에서의 저항율 비이고, R100은 섭씨 10도 범위의 초기치 및 최종치에서의 저항율 비이며, R30은 섭씨 30도 범위의 초기치 및 최종치에서의 저항율 비이다.As used herein, the terms "PTC polymer", "composition exhibiting PTC action" and PTC composition refer to compositions having at least 2.5 phases of R14 values and a value of R100 of at least 10, preferably with a value of R30 of 6 or more. It is good to have. In this case, R14 is the resistivity ratio at the initial and final values in the range of 14 degrees Celsius, R100 is the resistivity ratio at the initial and final values in the range of 10 degrees Celsius, and R30 is the resistivity at initial and final values in the range of 30 degrees Celsius. It is rain.

온도에 대한 PTC 소자(PTC 조성물로 이루어진 소자를 칭함)의 저항에 대한 대수(10g) 도형은 R100값이 100이상인 조성물에서 소정온도 범위의 어느 한 부분상에 급격한 경사변화를 나타낸다.The logarithmic (10 g) plot of the resistance of a PTC device (referring to a device made of a PTC composition) to temperature shows a sharp gradient change on any part of the predetermined temperature range in a composition having an R100 value of 100 or more.

용어 “절환온도”(Ts 양창함)은 급격한 경사변화를 나타내는 부분의 어느 한 일측상에 도형의 실질적으로 직선인 부분으로 되는 연장부의 교차점에서의 온도를 의미하다.The term "switching temperature" (Ts fluctuating) means the temperature at the point of intersection of the extension which becomes a substantially straight part of the figure on either side of the part exhibiting a sharp change in slope.

용어 “피크저항”은 조성물이 대략 Ts를 나타내는 최대저항을 의미한다. 용어 “피크온도”는 조성물이 그의 피크저항을 가지는 온도를 의미한다. 이들 관계는 제6도에 도시된다. 여기서 A는 섭씨 25℃에서의 저항을 나타내며, B는 곡선의 평균기울기이고, C는 최대저항을 나타낸다.The term "peak resistance" means the maximum resistance at which the composition exhibits approximately Ts. The term "peak temperature" means the temperature at which the composition has its peak resistance. These relationships are shown in FIG. Where A is the resistance at 25 ° C, B is the average slope of the curve, and C is the maximum resistance.

도전성 폴리머 조성물의 PTC 작용이 혼합되고 분산된 폴리머와 카본블랙의 물리적 및 화학적 특성에 좌우되는 것으로 알려져 있다.It is known that the PTC action of the conductive polymer composition depends on the physical and chemical properties of the mixed and dispersed polymer and carbon black.

근래에 이르러 상당량의 전력을 소모하는 전기장치에서 사용하기 위하여 높은 파괴전압을 가지는 회로보호장치의 요구가 증대해왔다. 여러가지 응용기기에서 회로보호장치는 장해 상태로된 때 즉, 자신의 고저항 상태로 된 경우 높은 전원전압에 견디어야 한다. 조성물이 고저항상태의 온도에서 절연체로 되고 도전성 폴리머 조성물이 PTC 작용을 나타내는 것으로 알려져 있다.In recent years, there has been an increasing demand for circuit protection devices having high breakdown voltages for use in electrical devices that consume a considerable amount of power. In many applications, circuit protection devices must withstand high supply voltages in the event of a fault, ie their high resistance. It is known that the composition becomes an insulator at a temperature of high resistance state and the conductive polymer composition exhibits PTC action.

회로보호장치는 정상상태하에서 비교적 낮은 저항을 가지나, 장해 상태하에서 고저항상태로 되어야 한다.Circuit protection devices have a relatively low resistance under normal conditions, but should be high resistance under fault conditions.

즉, PTC 폴리머의 절환온도 이상에서는 “트립(Trip)”되어 그 전기장치를 경유하는 전류흐름을 감소시켜, 이 회로는 자신을 보호하게 된다. 대용량 전원을 공급하는 밧데리에 의하여 전원공급되게 한 근래의 전기 또는 전자소자 및 장치는 비교적 낮은 저항을 가지며, 종종 그 저항이 매우 낮을 수 있다.That is, above the switching temperature of the PTC polymer, it "trips" and reduces the current flow through the electrical device, thereby protecting the circuit. Modern electrical or electronic devices and devices that are powered by batteries that supply large amounts of power have relatively low resistance, and often their resistance may be very low.

특히, 매우 낮은 저항을 가지는 장치의 사용은 전기 전자 기술의 개발과 함께 증대되고 있으며, 매우 낮은 저항, 실예를 들면 기껏해야 약 500밀리옴정도의 저항을 가지면서 높은 공급전원전압에 견딜수 있는 보호회로장치의 요구가 현저히 증대되고 있다.In particular, the use of devices with very low resistance has been increasing with the development of electrical and electronic technology, and protection circuits capable of withstanding high supply voltages with very low resistance, for example at most about 500 milliohms. The demand for devices has increased significantly.

회로보호장치에서 정상 작동중에 매우 낮은 저항상태로 하려면 회로보호장치의 전극들과, 전극과 접촉하는 PTC 폴리머간에 접촉저항이 반드시 감소되어야 하며, 전극들간에 PTC 폴리머층이 가능한 얇아야 한다. 그러나, 낮은 저항을 가진 매우 얇은 종래 PTC 폴리머소자는 비교적 낮은 전원전압에서만 사용될 수 있다.To achieve a very low resistance state during normal operation in a circuit protection device, the contact resistance between the electrodes of the circuit protection device and the PTC polymer in contact with the electrode must be reduced, and the PTC polymer layer between the electrodes must be as thin as possible. However, very thin conventional PTC polymer elements with low resistance can only be used at relatively low supply voltages.

왜냐하면 이 장치의 파괴전압이 폴리머층의 두께러나 폴리머재의 저항(여기서는 이 장치의 저항)을 감소시키는데 따라 감소하기 때문이다. 이에 기재와 같이, 용어 “파괴전압”은 분당 60볼트의 정상속도로 증가하는 최대 전원전압으로써, PTC 폴리머 조성물의 절연파괴를 일으키지 않고도 PTC 폴리머소자 양단에 인가될 수 있다.This is because the breakdown voltage of the device decreases as the thickness of the polymer layer decreases or the resistance of the polymer material (here the resistance of this device) decreases. As described herein, the term "breakdown voltage" is a maximum power supply voltage that increases at a normal rate of 60 volts per minute and can be applied across the PTC polymer element without causing breakdown of the PTC polymer composition.

높은 파괴전압은 비고적 높은 전원전압이 모터와 같은 장치를 구동시키는데 필요하기 때문에 종종 이용될 수 있다. 그러나 낮은 저항의 도전성 폴리머 조성물을 가지는 종래의 회로보호장치가 그를 관통하여 더 많은 전류를 흐르게 할지라도 종종 이들 장치는 고전압에 견디지 못할수 있었다.High breakdown voltages can often be used because unprecedented high supply voltages are required to drive devices such as motors. However, although conventional circuit protection devices with low resistance conductive polymer compositions allow more current to flow through them, these devices often could not withstand high voltages.

교차 결합단계간에 두 단계의 조사 교차결합과 가열은 미국특허 제4,857,880호와 제4,724,417호에 빈도가 많거나 또는 장시간의 고저항으로의 트립핑 및 고전압 인가후 PTC 작용을 유지하도록 하는 기술로 기재되어 있다. 그러나 이는 적어도 3번 이상의 공정을 요구하며, 복잡하여 많은 비용이 소요된다.Irradiation crosslinking and heating in two steps between crosslinking steps is described in US Pat. Nos. 4,857,880 and 4,724,417 as techniques to maintain PTC action after tripping to high resistance or prolonged high resistance and application of high voltage. have. However, this requires at least three or more processes and is complicated and expensive.

여러종류의 카본블랙을 함유한 종래 PTC 도전성 폴리머 조성물은 현저히 높은 파괴전압을 가지지 못한다. 그러나 특정 카본블랙을 함유하는 조성물이 매우 낮은 저항을 가짐에도 불구하고 현저히 높은 파괴전압과 우수한 PTC 작업을 가짐을 발견하였다.Conventional PTC conductive polymer compositions containing several types of carbon black do not have significantly higher breakdown voltages. However, it has been found that compositions containing certain carbon blacks have significantly higher breakdown voltages and excellent PTC operation, despite having very low resistance.

본 발명의 목적은 낮은 용량의 저항과 높은 파괴전압을 동시에 가지는 PTC 폴리머 조성물을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a PTC polymer composition having both low capacity resistance and high breakdown voltage.

본 발명의 다른 목적은 높은 파괴전압을 가지는 회로보호장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a circuit protection device having a high breakdown voltage.

본 발명의 또다른 목적은 높은 파괴전압과 낮은 저항을 가지는 회로보호장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a circuit protection device having a high breakdown voltage and a low resistance.

본 발명의 또다른 목적은 PTC재로되는 소자로 이루어지고 작은 크기일지라도 비교적 높은 전류를 흐르게 할 수 있는 새로운 회로보호장치를 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a novel circuit protection device which is made of a device made of PTC material and which can flow a relatively high current even in a small size.

본 발명의 또다른 목적은 낮은 저항과 높은 파괴전압을 가지는 PTC 폴리머 조성물을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a method for preparing a PTC polymer composition having a low resistance and a high breakdown voltage.

본 발명의 목적들은 결정폴리머에서 큰 입자의 직경과 높은 DBP(Dibutyl Phthalate : 프탈산디뷰틸)의 흡수기능을 가진 카본블랙의 분산액으로 이루어진 새로운 도전성 폴리머 조성물에 의하여 달성되어짐을 알 수 있다.The objects of the present invention can be seen that the new conductive polymer composition consisting of a dispersion of carbon black having a large particle diameter and a high absorption function of Dibutyl Phthalate (Dibutyl Phthalate) in the crystalline polymer.

특히, 한가지 양태에서 본 발명은 PTC 작용을 나타내고(a) 내부로 분산된 결정폴리머와(b) 적어도 약 60밀리미크론 이상의 평균입자직경과 적어도 약 800cc/ 100g 이상의 흡수기능을 가진 카본블랙으로 이루어진 도전성 폴리머 조성물에 관한 것이다.In particular, in one embodiment, the present invention provides an electroconductive comprising (a) a crystalline polymer dispersed therein and (b) a carbon black having an average particle diameter of at least about 60 milli microns or more and an absorbing function of at least about 800 cc / 100 g or more It relates to a polymer composition.

또한 본 발명은 소정형태의 도전성 폴리머 조성물을 제조하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 (a) 결정폴리머 성분과 (b) 적어도 약 60밀리미크론 이상의 평균입자직경과 적어도 약 800cc/100g 이상의 DBP 흡수기능을 가진 카본블랙을 준비하는 제1단계와, 상기 폴리머내에 상기 카본블랙이 분산되어 있는 조성물을 폴리머 성분이 용융되는 동안 폴리머성분에서 카본블랙을 분산시키므로 제조하는 제2단계와, 조성물을 시트형태로 용융성형하는 제3단계와, 소정 압력하에 시트를 열로 어니일링(annealing) 하는 단계들로 이루어진다.The present invention also relates to a process for preparing a conductive polymer composition of the desired form, which method comprises: (a) a crystalline polymer component, (b) an average particle diameter of at least about 60 milli microns or more and a DBP absorption function of at least about 800 cc / 100 g or more A first step of preparing a carbon black having a; and a second step of manufacturing a composition in which the carbon black is dispersed in the polymer is dispersed by dispersing the carbon black in the polymer component while the polymer component is melted, and the composition in the form of a sheet And a third step of melt molding, and annealing the sheet with heat under a predetermined pressure.

다른 양태에서 본 발명은 상기의 도전성 폴리머 조성물로 되는 PTC 소자와 전원에 연결되어 PTC 소자를 통과하여 전류가 흐르도록 하는 적어도 두개이상의 전기장치에 관한 것이다.In another aspect, the invention relates to a PTC device of the conductive polymer composition and at least two or more electrical devices connected to a power source to allow current to flow through the PTC device.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 상세히 기술하면 다음과 같다.The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

I. 조성물I. Composition

A. 카본블랙A. Carbon Black

본 발명에 따른 조성물에서, 상당히 큰 입자직경과 높은 DBP 흡수기능을 가진 특정 카본블랙이 결정폴리머의 넓은 범위에 걸쳐 분산된다. 본 발명에서 사용된 카본블랙은 그의 평균입자 직경이 적어도 약 60밀리미크론 이상이고, 바람직하기로는 평균직경이 적어도 약 70밀리미크론 이상이며, 더욱 바람직하기로는 그의 평균직경이 적어도 약 80밀리미크론 이상인 것이 좋다. 최대평균입자 직경은 많아야 약 500밀리미크론이며, 바람직하기로는 많아야 약 400밀리미크론이고, 더욱 바람직하기로는 약 350밀리미크론이다. 가장 바람직한 평균입자 직경은 약 80 내지 110밀리미크론이다.In the compositions according to the invention, certain carbon blacks with a fairly large particle diameter and high DBP absorption function are dispersed over a wide range of crystalline polymers. Carbon black used in the present invention has an average particle diameter of at least about 60 millimeters or more, preferably an average diameter of at least about 70 millimeters or more, and more preferably, an average diameter of at least about 80 millimeters or more. good. The maximum average particle diameter is at most about 500 millimeters, preferably at most about 400 millimeters, more preferably about 350 millimeters. Most preferred average particle diameter is about 80 to 110 millimeters.

카본블랙의 평균입자 직경 D은 통상의 전자현미경을 사용하여 K·Kinoshita의 “카본 : 화학적 및 물리적 특성 45-48(Wiley Inter Science 1987)”에 상세히 기재된 바와같이 기재된다.The average particle diameter D of carbon black is described in detail in K. Kinoshita's "Carbon: Chemical and Physical Properties 45-48 (Wiley Inter Science 1987)" using conventional electron microscopy.

본 발명에 따른 조성물에 사용된 카본블랙의 제2의 중요한 특성은 자체 DBP 흡수이다.A second important property of carbon black used in the compositions according to the invention is its DBP absorption.

카본블랙의 DBP 흡수는 적어도 약 80cc/100g 이상이며, 바람직하기로는 적어도 약 90cc/100g 이상이고, 더욱 바람직하기로는 적어도 약 100cc/100g 이상이다.The DBP absorption of carbon black is at least about 80 cc / 100 g or more, preferably at least about 90 cc / 100 g or more, and more preferably at least about 100 cc / 100 g or more.

최대 DBP 흡수는 약 500cc/100g 이상이고, 더욱 바람직하기로는 약 200cc/ 100g이다. 카본블랙의 바람직한 DBP 흡수범위는 약 100cc/100g 내지 140cc/100g이고, 더욱 바람직한 DBP 흡수범위는 약 100cc/100g이다. DBP 흡수는 ASTM D-2414-79의 공정에 따라 측정된다.Maximum DBP absorption is at least about 500 cc / 100 g, more preferably about 200 cc / 100 g. The preferred DBP absorption range of carbon black is about 100cc / 100g to 140cc / 100g, and more preferred DBP absorption range is about 100cc / 100g. DBP absorption is measured according to the process of ASTM D-2414-79.

약 60밀리미크론 이상의 평균입자 직경을 가진 통상의 카본블랙은 일반적으로 더멀블랙(ThermalBlack : 카본블랙의 일종)과 같은 저급의 카본블랙으로 분류되고 높은 전기저항을 가진다. 따라서 폴리머와 이와같은 저급의 카본블랙의 혼합물로 되는 도전성 폴리머 조성물은 양호한 전기도전성을 갖지 못한다. DBP 흡수는 카본블랙의 잘 알려진 구조에 관련되는데, 이 구조는 카본-카본결합사슬 크기로 되는 평균크기의 미립자구조로된 것이다. 60밀리미크론 이상의 평균입자 직경을 가진 저급의 카본블랙은 일반적으로 약 6cc/100g 이하의 DBP 흡수기능을 가진다. 본 발명에서 사용되는 평균 카본블랙 80cc/100g의 최소 DBP 흡수되는 단지 50밀리미크론의 평균입자 직경을 가지는 통상의 카본블랙의 흡수치이다. 표 1은 상업적으로 이용가능한 ME010 및 011(일본 도꼬 107, 미나토쿠 미타-아오야마 1-2-3에 주소를 둔 도까이 카본주식회사)로 되는 본 발명의 카본블랙을 포함하여 여러가지 카본블랙의 물리적 성질을 나타내고 있다. ME010 과 011은 매우 큰 평균입자 직경이 90밀리미크론이고, 적은 표면적이 21-23m2/g인데, 이는 더멀블랙(ASTM 지정 N907) 또는 SRF (Semi-Reinforcing Furnace : 반보강노) 블랙 (ASTM 지정 N762-787)의 값과 거의 동일하다. 그러나 ME010 및 011은 116 및 135의 DBP 흡수치를 가지는데, 이는 더멀 또는 SRF 블랙의 값보다 훨씬 크고, 더멀 또는 SRF 블랙보다 더 큰 도전성 카본으로 되는 HAF,SAF 또는 아세틸렌블랙과 거의 동일하다.Conventional carbon blacks having an average particle diameter of about 60 millimeters or more are generally classified as lower carbon blacks such as ThermalBlack (a kind of carbon black) and have high electrical resistance. Thus, a conductive polymer composition composed of a mixture of polymer and such lower carbon black does not have good electrical conductivity. DBP absorption is related to the well-known structure of carbon black, which is an average particle size of carbon-carbon bond chain size. Lower carbon blacks with an average particle diameter of 60 milli microns or more generally have a DBP absorption of less than about 6 cc / 100 g. The average carbon black used in the present invention is the absorption of a typical carbon black having an average particle diameter of only 50 milli microns that is minimal DBP absorption of 80 cc / 100 g. Table 1 shows the physical properties of various carbon blacks, including the carbon blacks of the present invention, which are available from commercially available ME010 and 011 (Tokyo 107, Tokai Carbon Co., Ltd., Minato-ku Mita-Aoyama 1-2-3). Indicates. ME010 and 011 have very large average particle diameters of 90 millimicrons and have a low surface area of 21-23 m2 / g, which is either Dermal Black (ASTM-designated N907) or SRF (Semi-Reinforcing Furnace) black (ASTM-designated N762- 787). ME010 and 011, however, have DBP absorption values of 116 and 135, which are almost the same as HAF, SAF or acetylene black, which are much larger than those of the dermal or SRF black, and are conductive carbons larger than the dermal or SRF black.

고무재등급의 카본블랙은 전자현미경 측정에 의하여 결정된 카본블랙의 평균 입자크기에 기초하여 ASTM D1765-88b에 따른 표준 ASTM 지정에 의한 등급으로 분류된다.Rubber grade carbon blacks are classified into grades according to standard ASTM designation according to ASTM D1765-88b based on the average particle size of carbon black determined by electron microscopy.

ASTM D1765-88b는 각 표준등급 카본블랙의 전형적인 물리적 특성을 나타낸다. 그러나 ME010 및 011은 표준등급의 카본블랙과 다르다. 왜냐하면 그들은 매우 큰 입자크기를 가짐에도 불구하고 높은 DBP 흡수기능을 가지기 때문이다.ASTM D1765-88b represents the typical physical properties of each standard grade carbon black. ME010 and 011, however, differ from standard grade carbon black. This is because they have a high DBP absorption despite having a very large particle size.

[표 1]TABLE 1

Figure kpo00001
Figure kpo00001

1) ASTM D30371) ASTM D3037

2) ASTM D24172) ASTM D2417

표 1에서 표면적 S의 수치는 잘 알려진 시트로겐 흡수방법에 의하여 측정된 것이고, D 및 S의 측정으로 상세히 기술한 자료는 Schubert, Ford와 Lyon씨 등에 의하여 제8권 산업화학적 분석 179에 명칭된 “카본블랙의 분석”에 상세히 기술되어 있다.The values of surface area S in Table 1 are measured by the well-known citrogen absorption method, and the data described in detail by the measurement of D and S are described in Schott, Ford and Lyon et al. It is described in detail in "Analysis of Carbon Black".

B. 폴리머B. Polymer

폴리머성분은 하나 또는 그 이상이 결정폴리머 이루어지거나 또한 무게비로 약 75% 이상의 무정형 폴리머로 구성될 수 있다. 결정폴리머는 약 10% 이상의 결정체로 이루어지며, 바람직하기로는 약 20% 이상이고, 최대 98%의 결정으로 이루어진다. 폴리머결정은 바람직하기로는 그가 조성물내 카본블랙의 양에 좌우될지라도 20%-40% 범위에 있는것이 좋다.The polymer component may consist of one or more crystalline polymers or may consist of at least about 75% of an amorphous polymer by weight. The crystalline polymer consists of at least about 10% crystals, preferably at least about 20% and up to 98% crystals. The polymer crystal is preferably in the range of 20% -40% although it depends on the amount of carbon black in the composition.

결정은 X-선 결정학(Crystallography)적으로 측정되고, 본 발명의 대표적인 폴리머는 “폴리머 과학기술의 백과전서” 제449-529 페이지(John Wiley & Son, 뉴욕 1972)에 기재되어 있다.Crystals are measured by X-ray crystallography (Crystallography), and a representative polymer of the present invention is described in "Encyclopedia of Polymer Science and Technology", pages 449-529 (John Wiley & Son, New York 1972).

가장 적합한 폴리머는 폴리올레핀, 특히 하나 또는 그 이상의 알파-올레핀의 폴리머, 실예를 들면 폴리에틸렌, 폴리프로피렌과 에티렌/프로필렌 코폴리머와, 하나 또는 그 이상의 알파-올레핀의 코폴리머, 실예를 들면 하나 또는 그 이상의 코모노머(공중합단량체 : Comonomer) 즉, 비닐아세테이트, 아크릴산, 에틸아크릴산(및 그 염), 에틸 아크릴레이트와 메틸 아크릴레이트, 폴리 아릴렌, 실예를 들면 폴리아릴렌 에테르 케톤 및 설폰과 폴리페닐렌 설파이드와, 폴리랙톤으로 이루어진 폴리에스테르 즉, 폴리브틸렌 텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 텔레프탈레이트와 폴리카프로랙톤, 폴리아미드, 폴리카보네이트와, 플루오르카본 폴리머, 실예를 들면 플루오르의 무게비로 10% 이상, 바람직하기로는 20% 이상을 실예를 들면 폴리비닐 플루오라이드 폴리테트라 플루오르에틸렌, 플루오르화된 에틸렌/프로필렌 코폴리머, 에틸렌, 및 테트라 플루오르에틸렌 같은 플루오르를 포함하는 코모노모의 코폴리머들과 선택적인 제3코모노모와, 폴리올레핀과 소량의 말레산, 에폭시 또는 에소시아네이트기에 하여 변형된 폴리올레핀 코폴리머등으로 구성된다.Most suitable polymers are polyolefins, in particular polymers of one or more alpha-olefins, for example polyethylene, polypropylene and ethylene / propylene copolymers, and copolymers of one or more alpha-olefins, for example one or More comonomers (comonomers), ie vinyl acetate, acrylic acid, ethyl acrylic acid (and its salts), ethyl acrylate and methyl acrylate, poly arylene, for example polyarylene ether ketones and sulfones and polyphenyls Ethylene sulfide and polyesters composed of polylactones, ie polybutylene telephthalate, polyethylene telephthalate and polycaprolactone, polyamides, polycarbonates, fluorocarbon polymers, such as fluorine by weight ratio of at least 10%, preferably More than 20%, for example polyvinyl fluoride polytetra Copolymers of comonomo and optionally tertiary comonomones comprising fluorine such as fluoroethylene, fluorinated ethylene / propylene copolymers, ethylene, and tetrafluoroethylene, polyolefins and small amounts of maleic acid, epoxy or isocyanate Polyolefin copolymer modified with an nate group.

바람직한 폴리머는 폴리에틸렌이며, 바람직하기로는 고밀도 폴리에틸렌, 에틸렌코폴리머 및 이온화 코폴리머이고, 더욱 바람직하기로는 아크릴산 또는 비닐아세테이트이다.Preferred polymers are polyethylene, preferably high density polyethylene, ethylene copolymers and ionized copolymers, more preferably acrylic acid or vinyl acetate.

코폴리머는 에레릭산 또는 에폭시기를 포함하도록 변형될 수 있다. 이들 폴리머들은 단독으로 또는 결합하여 사용될 수 있다. 바람직한 코폴리머는 고밀도 폴리에틸렌과 같은 에틸렌을 무게비로 약 80%부터 100% 이하를 포함하고 코모노머를 무게비로 0% 내지 25%이상 포함하고 있다.The copolymer may be modified to include ereric acid or epoxy groups. These polymers may be used alone or in combination. Preferred copolymers comprise from about 80% to 100% by weight of ethylene, such as high density polyethylene, and 0% to 25% or more by weight of comonomer.

이하에 더욱 상세히 기술되는 바와같이 본 발명의 폴리머성분은 최소의 결정특성이 만족되면 특별히 제한되지 않으며, 폴리머는 광범위한 범위에 걸쳐 자유로이 선택되어 PTC 조성물의 특별한 물리적이거나 전기적 성능조건에 부합시킬 수 있다.As described in more detail below, the polymer component of the present invention is not particularly limited as long as the minimum crystallinity is satisfied, and the polymer can be freely selected over a wide range to meet the particular physical or electrical performance requirements of the PTC composition.

실예를 들면, 바람직한 에틸렌폴리머는 고밀도 폴리에틸렌(MFR(MELT FLO W RATIO) : (용융흐름비) 0.3-50), 저밀도 폴리에틸렌(MFR 0.3-50), 에틸렌의 코폴리머와 비닐아세테이트(VA함량 2-46%, m.p.(용융점) 108-67℃), 아크릴산(AA함량 7-20%), 에틸아크릴레이트(EA함량 9-35%, m.p. 91-65℃), 메타크릴산(결정 25%, MMA함량 9-12%, m.p. 80-100℃)와 메틸메타크릴레이트(MMA함량 10-40%)로 이루어진 이온화 코폴리머, 에틸렌, 비닐라세테이트와 소량의 글리시드 메타크릴레이트(결정 40-50%, VA함량 8-10, GMA함량 1-5%, m.p. 90-100℃)의 터폴리머들로 이루어진다.For example, preferred ethylene polymers are high density polyethylene (MFR (MELT FLO W RATIO): (melt flow ratio) 0.3-50), low density polyethylene (MFR 0.3-50), copolymer of ethylene and vinyl acetate (VA content 2- 46%, mp (melting point) 108-67 ° C), acrylic acid (AA content 7-20%), ethyl acrylate (9-35% EA, mp 91-65 ° C), methacrylic acid (crystal 25%, MMA Content of 9-12%, mp 80-100 ° C) and methyl methacrylate (MMA content 10-40%), ethylene, vinylacetate and a small amount of glycid methacrylate (crystal 40-50%) , VA content 8-10, GMA content 1-5%, mp 90-100 ° C.).

또한, 변형된 코폴리머로써는 소량의 말레산(m.p. 80-90℃)에 의하여 변형된 에틸렌과 비닐아세테이트의 코폴리머가 사용될 수 있다.In addition, as the modified copolymer, a copolymer of ethylene and vinyl acetate modified with a small amount of maleic acid (m. P. 80-90 ° C.) may be used.

트립온도를 제한할 필요가 없는 경우 고밀도 폴리에틸렌, 실예를 들면 Hizex 220J(Mitsui : 석유화학 산업주식회사 제품)가 바람직하다. 트립온도를 100℃ 이하로 제한할 필요가 있는 경우 에틸렌 및 메타크릴산의 코폴리머와 그의 메타릭염, 실예를 들면 Hi-Milan 1650(Dupont Mitsui : 폴리케미컬(주)제품)과 같은 이오노머 또는 Bondfast 7B(Sumitomo화학(주)제품)과 같은 에틸렌, 비닐아세테이트와 글리신 메타크릴레이트의 터폴리머들을 사용하는 것이 바람직하다. 통상의 이들 코폴리머를 함유한 장치는 트립온도가 70-75℃이다.If there is no need to limit the trip temperature, high density polyethylene is preferred, for example Hizex 220J (manufactured by Mitsui). If it is necessary to limit the trip temperature to 100 ° C. or lower, copolymers of ethylene and methacrylic acid and their metatic salts, for example ionomers such as Hi-Milan 1650 (manufactured by Dupont Mitsui) or Bondfast 7B It is preferable to use terpolymers of ethylene, vinyl acetate and glycine methacrylate such as (Sumitomo Chemical Co., Ltd. product). Conventional devices containing these copolymers have a trip temperature of 70-75 ° C.

폴리머선택은 PTC 조성물의 소정특성에 좌우된다. 이들의 현저한 특성의 하나로는 도전성 폴리머 조성물로 이루어진 트립보호회로의 최대온도가 될 수 있다. 실예를 들면 고온일때 플루오로폴리머는 적합하나 100℃ 이하일때 폴리올레핀의 코폴리머가 적합하다.The choice of polymer depends on the desired properties of the PTC composition. One of these remarkable characteristics can be the maximum temperature of the trip protection circuit made of the conductive polymer composition. For example, fluoropolymers are suitable at high temperatures, but copolymers of polyolefins are suitable at temperatures below 100 ° C.

다른 중요한 조건으로는 전기저항이다.Another important condition is electrical resistance.

통상 회로보호장치에 사용하기 위하여 낮은 저항이 바람직한데, 왜냐하면 정상상태에서 회로보호장치의 전력손실이 가급적 작아야 하는 것이 바람직하기 때문이다. 이 장치의 저항은 도전성 폴리머 조성물의 전기적 저항과 전극 및 조성물사이의 접촉저항에 의하여 결정된다. 전기저항은 조성물의 조합물, 실예를 들면 폴리머, 카본블랙과 자체 내용물에 의하여 결정된다.Low resistance is usually desirable for use in circuit protection devices because it is desirable that the power loss of the circuit protection device be as small as possible in steady state. The resistance of this device is determined by the electrical resistance of the conductive polymer composition and the contact resistance between the electrode and the composition. The electrical resistance is determined by the combination of the composition, for example the polymer, carbon black and its contents.

접촉저항은 전극과 폴리머 조성물사이의 결합에 의하여 결정된다. 폴리올레핀의 코폴리머, 실예를 들면 에틸렌 및 하나 또는 그 이상의 카르복실시 또는 에스테르기 함유 모너머의 코폴리머는 에폭시거나 이소시아네이트기와 같은 기능기를 포함하도록 변형된 올레핀코폴리머들이 바람직하다.Contact resistance is determined by the bond between the electrode and the polymer composition. Copolymers of polyolefins, such as copolymers of ethylene and one or more carboxyl or ester group-containing monomers, are preferably olefin copolymers modified to include functional groups such as epoxy or isocyanate groups.

C. 조성물C. Composition

조성물에서 소정량의 카본블랙은 조성물저항이 많아야 약 100Ω-cm 바람직하기로는 많아야 약 50Ω-cm, 특히 많아야 약 20Ω-cm 더욱 특별하게는 많아야 약 10Ω-cm으로 되는것이 좋으며, 이들 저항들이 -40℃와 Ts 사이의 온도, 바람직하게는 2-℃에서 유지되도록 하는것이 좋다. 소망스럽게는 저항은 현저히 감소시키는 것이 좋은데 약 7Ω-cm 이하이거나, 바람직하게는 약 5Ω-cm 특별히 약 3Ω-cm, 더욱 바람직하게는 약 1Ω-cm인 것이 좋다.The predetermined amount of carbon black in the composition should have a composition resistance of at most about 100Ω-cm, preferably at most about 50Ω-cm, especially at most about 20Ω-cm and more particularly at most about 10Ω-cm, and these resistances are -40 It is preferred to be kept at a temperature between < RTI ID = 0.0 > Desirably, the resistance should be significantly reduced, preferably about 7 Ω-cm or less, or preferably about 5 Ω-cm, in particular about 3 Ω-cm, more preferably about 1 Ω-cm.

소정의 PTC 작용과 함께 겸하여 낮은 저항을 갖도록 하는데 필요한 카본블랙의 양은 폴리머성분, 카본블랙과 존재하고 있는 다른 미립자 충진물과 조성물을 제조하고 형성화하는데 사용된 방법들에 따라 좌우된다.The amount of carbon black required to have a low resistance combined with a given PTC action depends on the polymer component, carbon black and other particulate fillers present and the methods used to prepare and form the composition.

조성물에서 카본블랙과 다른 미립자충진물 대 폴리머의 무게비는 조성물의 전기적 특성에 중요한 영향을 미친다.The weight ratio of carbon black and other particulate filler to polymer in the composition has a significant effect on the electrical properties of the composition.

폴리머의 결정은 이 기술에 통상의 지식을 가진자에 잘 알려져 있듯이 카본블랙의 양은 코폴리머를 함유한 조성물을 위하여 통상 약 50 내지 150PHR(수직중량부 100 당 어느 중량부가 얼마인가의 의미임)이 된다.The determination of polymers is well known to those skilled in the art, and the amount of carbon black is typically about 50 to 150 PHR (which is what part per 100 parts by weight) for the composition containing the copolymer. do.

카본블랙의 양은 폴리에틸렌같은 폴리머에 대하여 통상 약 40 내지 120PHR이다. 본 발명의 범위를 제한하지 않고도 다른 조성물들이 본 발명에 다른 PTC 조성물을 제조하는데 효과적임을 알 수 있었다. 고밀도 폴리에틸렌에 대하여 카본블랙의 범위는 약 50 내지 100PHR이 적합하고 바람직하기로는 약 65 내지 85PHR이 좋다.The amount of carbon black is usually about 40 to 120 PHR for polymers such as polyethylene. It has been found that other compositions are effective in preparing other PTC compositions in the present invention without limiting the scope of the invention. For high density polyethylene the carbon black ranges from about 50 to 100 PHR, preferably from about 65 to 85 PHR.

에틸렌, 비닐아세테이트와 글리신 메타크릴레이트의 터폴리머는 바람직한 것으로 약 60 내지 120PHR이고, 더욱 바람직한 것으로 약 70 내지 100PHR이다.Terpolymers of ethylene, vinyl acetate and glycine methacrylate are preferably about 60 to 120 PHR, more preferably about 70 to 100 PHR.

에틸렌 및 메틸크릴산과 메탈릭염의 이노머릭 코폴리머를 위하여 카본블랙의 양은 약 60 내지 120PHR이고, 바람직하기로는 약 70 내지 100PHR이다. 비교적 적은양의 카본블랙을 가진 조성물은 비교적 높은 절연파괴 강도와 비교적 낮은 도전성, 실예를 들면 각기 100V/m 이상 및 100Ω-cm 이하인 값을 가진다.The amount of carbon black is about 60 to 120 PHR, and preferably about 70 to 100 PHR, for inomeric copolymers of ethylene and methylcrylic acid and metallic salts. Compositions having a relatively small amount of carbon black have values of relatively high dielectric breakdown strength and relatively low conductivity, for example, 100 V / m or more and 100 Ω-cm or less, respectively.

비교적 많은 량의 카본블랙을 가진 조성물은 비교적 높은 도전성 및 비교적 낮은 절연파괴 강도, 실예를 들면 각기 10Ω-cm 이하와 50V/mm 이상의 값을 가진다.Compositions having a relatively high amount of carbon black have relatively high conductivity and relatively low dielectric breakdown strength, for example, 10 Ω-cm or less and 50 V / mm or more, respectively.

카본블랙 대 폴리머성분의 용적비는 상기 무게범위에 근거한 소정폴리머를 위하여 산출될 수 있으며, 바람직하기로는 약 0.15 내지 0.65의 범위에 있게 된다.The volume ratio of carbon black to polymer component can be calculated for a given polymer based on the weight range, preferably in the range of about 0.15 to 0.65.

카본블랙을 폴리머내에 분산시키고 조성무를 제조하는데 사용된 방법과 특히 이 방법에서 소비되는 전력은 조성물의 전기적 특성에 대하여 중요한 영향을 미친다. 만일 전력소비가 크다면 조성물은 Ts 이하의 온도에서 매우 높은 저항을 갖고 상승된 온도에서 에이징(againg)에 대한 전기적 안정성이 만족스럽지 못하도록 되는 경향이 있다. 한편 전력소비가 매우 낮은 경우 이 또한 만족스럽지 못한 PTC 작용을 나타내는 조성물로써 된다. 결정폴리머에 카본블랙의 분산을 하는 방법은 미국특허 제 4,237,441호에 기재되며, 이 방법은 본 발명에 따른 새로운 분산체의 제조에 적합하다. 폴리머성분에 충진재성분을 분산시키는 어떠한 방법이 이용될지라도 가장 실질적으로 유리한 방법은 폴리머를 용융시키고 충진재를 용융폴리머내에 분산시키도록 하는 고체폴리머와 충진재성분의 혼합부재 기계적 전단공정(또한 선택적으로 외부 가열공정)까지 포함하여야 한다. 이러한 분산공정은 실예를 들면 Banbury 믹서, 로울밀러 또는 단일 스크루우 또는 트윈 스크루우에서 수행될 수 있다. 분산체는 소정의 최종 성형체로 직접 압출되거나 편리한 방식으로 혼합기로 부터 회수되고, 작은 조각그오 자르며, 이후 실시예를 들면 압축, 모울딩 또는 소결에 의해 계속적으로 용융 성형된다.The method used to disperse the carbon black in the polymer and make the compositional radish and in particular the power consumed in this method has a significant effect on the electrical properties of the composition. If the power consumption is high, the composition tends to have a very high resistance at temperatures below Ts and unsatisfactory electrical stability against aging at elevated temperatures. On the other hand, when the power consumption is very low, this also results in a composition exhibiting unsatisfactory PTC action. A process for the dispersion of carbon black in crystalline polymers is described in US Pat. No. 4,237,441, which is suitable for the preparation of new dispersions according to the invention. Regardless of which method of dispersing the filler component in the polymer component is used, the most practically advantageous method is a mechanical shearing process of a solid polymer and filler component (and optionally an external heating process) to melt the polymer and disperse the filler in the molten polymer. Should be included). This dispersing process can be carried out, for example, in a Banbury mixer, roller mill or single screw or twin screw. The dispersion is either directly extruded into the desired final molded body or recovered from the mixer in a convenient manner, scraped off and subsequently melt molded, for example by compression, molding or sintering.

통상적으로, 조성물은 막대형으로 압출되고, 물로 냉각되며, 그다음 펠릿화된다. 펠릿은 필름을 형성하도록 조성물의 용융점 이상온도에서 압출된다.Typically, the composition is extruded into a rod, cooled with water and then pelletized. The pellet is extruded at a temperature above the melting point of the composition to form a film.

이 필림은 두개의 얇은 금속포일사이에 삽입되어 박막시트를 형성하도록 복합물의 용융점이상의 온도에서 가압된다. 접촉저항을 감소시키고, 안정한 도전성을 제공하기 위하여 폴리머조성물의 용융점이상의 온도에서 열처리 또는 열가암이 교차결합전에 수행되어야만 한다.This film is sandwiched between two thin metal foils and pressed at a temperature above the melting point of the composite to form a thin film sheet. In order to reduce the contact resistance and to provide stable conductivity, heat treatment or hot rock should be performed before crosslinking at a temperature above the melting point of the polymer composition.

이러한 어니일링단계에서 온도는 통상 용융점부터 약 300℃ 범위에 있게되며, 바람직한 온도로는 용융점 보다 약 30℃ 이상부터 280℃까지이고, 더욱 바람직한 온도로는 용융점보다 약 50℃ 이상이 좋다. 원재료는 가급적 적어도 약 5분 이상동안 이 온도에서 어니일링되는 것이 좋으며, 더욱 바람직하기로는 약 10분 동안이고, 가장 바람직하기로는 적어도 약 1kg/cm2 이상의 압력에서 60분이상 어니일링하는 것이 좋은데, 압력에서 바람직하기로는 약 30gk/cm2이 좋다. 이후 동일 압력으로 유지되는 동안 실내온도까지 냉각된다.In this annealing step, the temperature is usually in the range of about 300 ° C. from the melting point, and the preferred temperature is about 30 ° C. or more to 280 ° C. than the melting point, and more preferably about 50 ° C. or more than the melting point. The raw material should preferably be annealed at this temperature for at least about 5 minutes or more, more preferably for about 10 minutes, most preferably at least 60 minutes at a pressure of at least about 1 kg / cm &lt; 2 &gt; In about 30 gk / cm <2> is preferable. It is then cooled to room temperature while maintaining the same pressure.

박막시트는 바람직하게는 실예를 들면 가속전자비임에 의한 조사 또한 화학적 또는 실란(Silane) 교차 결합으로 결합되어 교차결합된 PTC 폴리머시트를 형성한다.The thin film sheet is preferably bonded by, for example, an accelerated electron beam, or by chemical or silane (crosslink) crosslinking to form a crosslinked PTC polymer sheet.

이 박막시트는 그 다음 정방형 또는 다른 형상의 작은 조각들로 절단된다. 금속도전체는 전기적 도선을 제공하도록 용접 등과같은 종래 공정에 의하여 금속포일에 고정된다. 통상 이 장치는 전기적으로 절연상태의 하우징내에 설치되는데, 이는 필요에 따라 열적으로 도전성을 갖거나 열적으로 절연된다. 적합한 하우징으로는 참고로 명세서에 기재한 미국특허 제 4,315,237호에 개시와 같이 산화방지층을 포함하고 있다.This thin sheet is then cut into small pieces of square or other shape. The metal conductor is fixed to the metal foil by conventional processes such as welding to provide electrical conductors. Typically the device is installed in an electrically insulated housing, which is either thermally conductive or thermally insulated as required. Suitable housings include an antioxidant layer, as disclosed in US Pat. No. 4,315,237, which is incorporated herein by reference.

교차결합전에 상기의 어니일링 처리이외에도 전기장치를 교차결합과 마무리 가공단계후에 또 한번의 열처리하는 것도 좋은 방법이다. 즉, 박막으로 된 조성물은 그의 조성상태가 유지된 상태에서 그의 저항이 100Ω-cm와 피크저항사이에 있게 한 온도에서 적어도 일분이상동안 외부가열에 의하여 열처리되어 -40℃ 및 Ts 사이의 적어도 하나이상의 온도에서 열처리전 동일온도에서는 조성물 저항의 0.5 내지 2.0배되는 저항을 가지는 열처리 조성물을 제공한다.In addition to the above annealing treatment before crosslinking, it is also a good idea to heat treat the electrical device again after the crosslinking and finishing process steps. That is, the thin film composition is heat-treated by external heating for at least one minute at a temperature such that its resistance is between 100 Ω-cm and peak resistance while its composition is maintained, thereby at least one or more between -40 ° C and Ts. It provides a heat treatment composition having a resistance of 0.5 to 2.0 times the composition resistance at the same temperature before heat treatment at the temperature.

또한 박막의 도전성 PTC 폴리머 조성물은 Ts 및 (Ts+50)℃ 사이의 온에 조성물을 유지시키도록 하는데 충분한 전류를 적어도 1분 이상동안 조성물을 통과시키도록 하는 전기저항 가열에 의하여 열처리되어 -40℃ 및 Ts 사이에 적어도 하나이상 온도에서 열처리된 동일온도에서의 조성물 저항의 0.5 배 내지 20배의 저항을 가지는 열처리 조성물을 제공한다.The thin film conductive PTC polymer composition is also heat treated by electrical resistance heating to allow the composition to pass through the composition for at least one minute or longer to provide sufficient current to maintain the composition at temperatures between Ts and (Ts + 50) ° C. And between 0.5 and 20 times the resistance of the composition at the same temperature, heat treated at least one temperature between Ts.

카본블랙은 실질적으로 균일한 전기적 특성을 가지는 조성물을 형성하도록 충분히 조사되어야 하며, 어느지점까지 이 공정에서의 전력소비증가는 매우 큰 PTC 효과를 나타내는 조성물을 형성한다.The carbon black must be sufficiently irradiated to form a composition having substantially uniform electrical properties, and to some point the increase in power consumption in this process results in a composition that exhibits a very large PTC effect.

한편 이 공정에서 전력소비가 너무 많게되는 경우 조성물이 상승온도에서 에이징될때 전기적으로 매우 불안하게 되고 Ts 이하의 온도에서 매우 높은 저항을 갖게할 수 있다. 유리하게도 조성물을 제조하고 용융 성형하는데 사용되는 전체 에너지는 1 내지 300hp·hr·ft-3(조성물의 입방후트당시간)이고 바람직하게는 1 내지 50hp이며, 특별하게는 1 내지 25hp·hr·ft±3이다.On the other hand, if the power consumption is too high in this process, the composition may become electrically unstable when aged at elevated temperatures and may have a very high resistance at temperatures below Ts. Advantageously the total energy used to prepare the composition and melt molding is 1 to 300 hp · hr · ft −3 (hours per cubic foot of the composition), preferably 1 to 50 hp, especially 1 to 25 hp · hr · ft ± 3.

본 발명에 따르면 6℃이상의 Ts의 온도로써 PTC 작용을 나타내는 도전성 폴리머 조성물을 제조하는 것이 가능하며, 이 조성물은 Ts 및 -40℃ 사이의 적어도 하나이상 온도에서 7Ω-cm 이상의 저항을 가지는데 상승온도에서의 에이징 중 약 1000Ω-cm 이상의 피크저항을 가지면서도 만족할만한 전기적 안정성을 나타낸다.According to the present invention it is possible to prepare a conductive polymer composition exhibiting a PTC action with a temperature of Ts of 6 ° C. or higher, which has a resistance of at least 7Ω-cm at at least one temperature between Ts and −40 ° C. It has satisfactory electrical stability while having a peak resistance of about 1000Ω-cm or more during aging at.

본 발명 조성물의 피크저항은 바람직한 것으로 적어도 1,000Ω-cm 이상이고, 더욱 바람직한 것으로는 적어도 5,000Ω-cm 이상이며, 특히 바람직하기로는 적어도 10,000Ω-cm이다. 본 발명에 따른 전형적인 조성물은 20℃에서 5Ω-cm의 저항을 가지며 1×10=Ω-cm의 피크저항을 가진다.The peak resistance of the composition of the present invention is preferably at least 1,000 Ω-cm or more, more preferably at least 5,000 Ω-cm or more, particularly preferably at least 10,000 Ω-cm. Typical compositions according to the invention have a resistance of 5 Ω-cm at 20 ° C. and a peak resistance of 1 × 10 = Ω-cm.

D. 첨가제D. Additive

조성물은 또한, 비도전성 충진재를 가지는데, 아크억제제, 산화방지제 및 조사교차결합체, 산화방지제 및 다른 보조제들로 이루어진다.The composition also has a non-conductive filler, which consists of arc inhibitors, antioxidants and crosslinkers, antioxidants and other auxiliaries.

조성물은 가급적 감성(degradation)에 대항하여 조성물을 안정화시키는 산화방지제 또는 다른 첨가제, 실예를 들면 열-산화감성제로 이루어지는데, 이러한 첨가제의 양은 통상 폴리머의 무게에 근거하여 무게지로 0.005 내지 10% 정도가 된다.The composition preferably consists of antioxidants or other additives, such as heat-oxidizing agents, which stabilize the composition against degradation, where the amount of such additives is usually 0.005 to 10% by weight based on the weight of the polymer. do.

통상의 산화방지제, 실예를 들면 4,4′-티오비스-6-터트-부틸-3-메틸페놀 또는 테트라키스-[메틸렌]3(3′,5′-디-터트-부틸-4′-히드록시페닐)프로피오네이트]메탄이 0.05PHR 내지 05PHR의 양정도로 사용되는 것이 바람직하다.Conventional antioxidants, for example 4,4'-thiobis-6-tert-butyl-3-methylphenol or tetrakis- [methylene] 3 (3 ', 5'-di-tert-butyl-4'- Hydroxyphenyl) propionate] methane is preferably used in an amount of 0.05 PHR to 05 PHR.

첨가제는 미국특허 제3,986,981(리온) 및 “Irganox”명으로 Ciba Geigy 사에 의하여 제조된 제품으로 알려진 바와같이 소결페놀로 이루어진다. 산화방지제의 선택은 물론 폴리머에 좌우되며, 또한 중요하게 산화방지제로써 유용한 몇가지 재료들이 조성물의 전기적 특성을 상승된 온도에 노출시 안정성을 잃게되도록 하는데 주목해야 한다.The additive consists of sintered phenol, as known from US Pat. No. 3,986,981 (Leon) and "Irganox" manufactured by Ciba Geigy. The choice of antioxidant depends, of course, on the polymer, and it should also be noted that several materials useful as antioxidants cause the electrical properties of the composition to lose stability upon exposure to elevated temperatures.

통사의 충진제들은 또한 본 발명에 따른 PTC 조성물에 첨가될 수 있는데, 약 5 내지 150PHR 정도의 양으로 수산화알류미나, 수산화 마그네슘과 탤크들로 이루어진다. 이 조서울은 다른 미립자 충진제를 함유하며, 실예를 들면, 비도전성 무기 또는 유기충진제들로 산화아연, 안티몬산화물 또는 점토들로 이루어진다. 용어 “충진제성분”은 조성물의 모든 미립자 충진제를 나타내는 것으로 이후 사용된다.Synthetic fillers may also be added to the PTC composition according to the present invention, consisting of alumina hydroxide, magnesium hydroxide and talc in amounts of about 5 to 150 PHR. The crude Seoul contains other particulate fillers and consists of zinc oxide, antimony oxide or clay, for example as non-conductive inorganic or organic fillers. The term “filler component” is used herein to refer to all particulate fillers in the composition.

소정의 전기적 특성을 가진 조성물을 얻기 위하여 조성물양의 값Value of the amount of the composition to obtain a composition having the desired electrical properties

Figure kpo00002
Figure kpo00002

는 많아야 약 1.0이 적당하고, 바람직하기로는 0.5 이하이며, 더욱 바람직하기로는 0.4 이하이고, 특히 바람직하기로는 0.1 이하이다.Is at most about 1.0, preferably 0.5 or less, more preferably 0.4 or less, and particularly preferably 0.1 or less.

조성물이 교차 결합되고자할 때 또한 교차결합을 시작하도록 열로 분해될 수 있는 화합물 또는 조성물이 조사될 때 교차결합을 증진시키는 화합물을 포함한다. 여기서 통상의 교차 결합방법이 이용될 수 있다.Compounds that can be thermally degraded to initiate crosslinking when the composition is intended to be crosslinked or compounds that enhance crosslinking when the composition is irradiated are included. Conventional crosslinking methods can be used here.

전자비임의 조사는 적용량으로 적어도 약 3Mrad 이상이고, 바람직하기로는 5Mrad 이상, 더욱 바람직하기로는 적어도 약 10Mrad 이상이다. 이는 본 명세서에 기재된 미국특허 제 4,845,838호, 제 4,857,880호와 제 4,907,340호에 개시된 방사 교차결합방법이다.The irradiation of the electron beam is at least about 3 Mrad or more in an applied amount, preferably 5 Mrad or more, more preferably at least about 10 Mrad or more. This is the radiation crosslinking method disclosed in US Pat. Nos. 4,845,838, 4,857,880 and 4,907,340 described herein.

화학적 교차결합을 위하여 PTC 폴리머 조성물은 약 2% 무게비의 양으로 디큐밀 퍼옥사이드(dicumyl peroxide)와 같은 교차결합제를 포함한다.For chemical crosslinking, the PTC polymer composition includes a crosslinking agent such as dicumyl peroxide in an amount of about 2% by weight.

다른 퍼옥사이드(과산화물), 즉 2,5-디메틸-2, 5-디-벤졸퍼옥시렉산과 티-브틸 퍼옥시벤존이 또한 사용될 수 있다. 트리아릴시안산 또는 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트들이 화학적 교차결합 가속제로서 사용될 수 있다.Other peroxides (peroxides), ie 2,5-dimethyl-2, 5-di-benzolperoxyrexane and thi-butyl peroxybenzone can also be used. Triarylcyanic acid or trimethylolpropane trimethacrylates can be used as chemical crosslinking accelerators.

미국특허 제 4,277,155호에 기재된 통상의 실란 교차결합공정이 이용될 수 있다.Conventional silane crosslinking processes described in US Pat. No. 4,277,155 can be used.

어떤 교차결합방법이 사용되든간에 경화 폴리머의 겔(Gel) 함유량을 적어도 약 20% 이상이어야 하고 바람직하게는 적어도, 약 40% 이상인 것이 좋다.Whichever crosslinking method is used, the gel content of the cured polymer should be at least about 20% or greater, preferably at least about 40% or greater.

II. 전기장치II. Electrical equipment

본 발명에 따른 전기장치는 실예를 들면 회로보호장치, 열센서와 열전류 제한장치들로 구성된다.The electrical device according to the invention consists, for example, of a circuit protection device, a thermal sensor and a thermal current limiting device.

0.1 암페어 또는 그 이상의 정상전류를 흐르게하는 회로에 특히 유용한 장치는 단락 또는 전압서지로 발생하는 과대전류 또는 과도한 온도에 대하여 어느 한쪽이거나 모두에 대항하는 회로를 보호할 수 있다. 회로보호장치는 그를 통과하는 전류흐름이 트립전류를 초과하거나 회로보호 장치의 온도가 트립온도를 초과할때 자체 저항을 증가시키는 작용을 한다.Devices particularly useful for circuits carrying a steady current of 0.1 amps or more may protect the circuit against either or both against overcurrent or excessive temperature resulting from short circuits or voltage surges. The circuit protection device acts to increase its resistance when the current flowing through it exceeds the trip current or when the temperature of the circuit protection device exceeds the trip temperature.

회로보호장치는 낮은 저항을 가지며 그의 주변과 안정한 열평형을 이룬 상태에서 정상작동을 하나, 과전류 고장상태가 발생시 이 장치는 그로부터 열손실되는 속도보다 빠른 속도로 I2R의 열을 발생시키므로, 이 장치의 온도를 트립온도이상 상승시킨다.The circuit protection device has a low resistance and operates normally in a stable thermal equilibrium with its surroundings, but when an overcurrent fault condition occurs, the device generates heat of I2R at a rate faster than the heat loss from it. Raise the temperature above the trip temperature.

이때 이 장치의 저항는 매우 높은 온도의 안정한 열적 평형상태에 도달할 때까지 신속히 상승한다.The resistance of the device then rises rapidly until it reaches a stable thermal equilibrium at very high temperatures.

회로전류가 충분히 낮은 레벨까지 확실히 감소시키도록 정상상태에서의 회로전류(a)대 고온의 평형상태에서의 회로전류(b)의 비가 적어도 2 이상이며, 바람직하게는 적어도 10이상이고, 더욱 바람직하게는 적어도 20 이상이 좋다.The ratio of the circuit current (a) in the steady state to the circuit current (b) in the high temperature equilibrium state is at least 2 or more, preferably at least 10 or more, so as to surely reduce the circuit current to a sufficiently low level. At least 20 or more is good.

본 발명의 대부분 장치는 매우 높은 주변온도와 과도한 전류 모두에 대하여 회로를 보호하도록 사용될 수 있다. 한편 최적의 성능을 위하여 이 장치와 그 열적조건의 세부사항들은 애견되는 고장상태에 비추어 선책되어야 하고, 이 경우 과도한 전류의 증가에 응답하나 주위환경의 온도에서의 원치않는 증가이거나 그 반대로 응답하여 본 발명에 따른 기능을 하는 몇가지 회로와 열적조건이 있을 수 있다. 이 장치는 0.1 암페어 이상 즉, 0.1 내지 20암페어, 바람직하게는 0.1 내지 10암페어의 전류를 정상작동상태에서 가지면서 20℃에서 15암페어 또는 그 이상의 정상상태 전류를 통과시키도록 하는 회로에서 특히 유용하다.Most of the devices of the present invention can be used to protect circuits against both very high ambient temperatures and excessive current. On the other hand, for optimum performance, the details of the device and its thermal conditions should be selected in light of the failure conditions of the dog, in which case they respond to an excessive increase in current but an undesired increase in ambient temperature or vice versa. There may be several circuits and thermal conditions that function according to the invention. This device is particularly useful in circuits that allow a 15 amp or more steady state current to pass at 20 ° C. with a current of at least 0.1 amps, ie 0.1 to 20 amps, preferably 0.1 to 10 amps, in normal operation. .

이 장치가 작동하는 방식이 그로부터 열이 제거될 수 있는 속도에 부분적으로 좌우된다. 이 속도는 장치의 열전달 계수에 좌우되며, 일반적으로 이 장치가 대기중에 측정되고 그의 전체 표면적에 걸쳐 평균화된 2.5 내지 5밀리와트/℃-cm2의 열전달 계수를 가져야 한다. 이 장치의 최적의 열설계는 그에 대하여 보호하도록 하는 고장상태에 따라 좌우된다.The way this device works depends in part on the rate at which heat can be removed therefrom. This rate depends on the heat transfer coefficient of the device, and in general the device should have a heat transfer coefficient of 2.5-5 milliwatts / ° C.-cm 2 measured in the air and averaged over its entire surface area. The optimal thermal design of the device depends on the fault condition that provides protection against it.

대부분의 경우 이 장치는 고장상태에 가능한 신속히 반응한다. 본 발명의 회로보호장치는 PTC 소자와 전극을 둘러쌓고 있는 전기적인 절연 쟈켓으로 이루어지며, 이 절연자켓을 경우하여 도선을 전극에 연결하고 있다.In most cases, the device reacts as quickly as possible to a fault condition. The circuit protection device of this invention consists of an electrical insulation jacket which surrounds an PTC element and an electrode, and connects a lead wire to an electrode in this insulation jacket.

이 자켓은 또한 장치의 열특성에 영향을 미치게 되며, 그 두께는 그에따라 선택된다. 바람직하게도 이 장치가 미국특허 제 4,315-237호 기재와 같은 산화방지층을 포함하고 있다.This jacket also affects the thermal properties of the device, the thickness of which is chosen accordingly. Preferably the device comprises an antioxidant layer such as described in US Pat. No. 4,315-237.

A. 저항A. Resistance

전극으로 이루어진 전기장치는 폴리머와 상기 카본블랙의 혼합물로되는 도전성 폴리머 조성물과 친밀히 접촉하고 있으며, 여기서 카본블랙의 양은 조성물에 대하여 낮은 저항(기껏해야 약 30Ω-cm)을 제공하는데 적합하고, 매우 낮은 저항, 기껏해야 약 500mΩ을 가지며, 예상치 못하는 높은 절연파괴 강도, 즉, 약 600v/mm를 가지도록 하여야 한다.The electrical device consisting of the electrode is in intimate contact with the conductive polymer composition, which is a mixture of the polymer and the carbon black, wherein the amount of carbon black is suitable to provide a low resistance (at most about 30 Ω-cm) to the composition, and It should have a low resistance, at most about 500mΩ, and an unexpected high breakdown strength, ie about 600v / mm.

회로의 정상작동중에 장치의 저항 Rdn은 PTC 소자와 접촉하는 두개의 금속전극으로 이루어진 장치의 경우에 PTC 소자의 저항에 의하여 결정되는데, 통상 1.0 내지 5000mΩ의 범위에 있게되고, 바람직하게는 5.0 내지 100mΩ이고, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 500mΩ이다.During normal operation of the circuit, the resistance Rdn of the device is determined by the resistance of the PTC device in the case of a device consisting of two metal electrodes in contact with the PTC device, which is usually in the range of 1.0 to 5000 mΩ, preferably 5.0 to 100 mΩ. More preferably about 10 to 500 mΩ.

이와같이 낮은 저항을 가진 장치를 제공하기 위하여 PTC 폴리머 조성물은 통상 많아야 1000Ω-cm의 저항, 바람직하게는 많아야 500Ω-cm이며, 특히 바람직하게는 많아야 100Ω-cm 저항을 갖는다.To provide a device with such a low resistance, the PTC polymer composition typically has a resistance of at most 1000 Ω-cm, preferably at most 500 Ω-cm, particularly preferably at most 100 Ω-cm.

이와같이 낮은 저항을 갖기 위하여 PTC 층은 가능한 얇아야 하며, 실예를 들면 그 두께가 약 100μ 내지 1mm, 바람직하게는 100μ 내지 500μ 이다. 이 장치의 명목(名目) 직경은 실질적으로 더 큰 두께 또는 명목직경이 사용될 수 있다하여도 3 내지 80mm의 범위에 있고, 바람직하게는 5 내지 50mm 범위에 있는것이 좋다.In order to have such a low resistance the PTC layer should be as thin as possible, for example about 100 μm to 1 mm thick, preferably 100 μm to 500 μm. The nominal diameter of this device is preferably in the range of 3 to 80 mm, preferably in the range of 5 to 50 mm, although a substantially larger thickness or nominal diameter may be used.

또한 이 장치에서 사용된 회로에서 Rdn이 0.1×RL의 이하로 될 필요가 있다. 이경우 RL은 직렬로 되는 회로의 나머지 부품의 저항값을 가진다. Rdn은 가급적 0.04×RL 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.001×RL 이하이다. RL은 가급적 실질적인 상수로 하는 것이 바람직하며, 이 상수는 회로의 작동온도범위에서 ±25% 이상까지 변화되지 않는다. RL은 일반적으로 저항성부하이나 전체적 또는 부분적으로 용량성이거나, 유도성소자일 수 있다.In addition, in the circuit used in this apparatus, Rdn needs to be 0.1 × RL or less. In this case RL holds the resistance of the rest of the circuit in series. Rdn is preferably 0.04 × RL or less, more preferably 0.001 × RL or less. The RL should preferably be a practical constant, which does not change by more than ± 25% over the operating temperature range of the circuit. The RL is generally a resistive load, wholly or partially capacitive, or may be an inductive element.

그러나, RL이 작동온도 범위이상 실질적으로 변화할 경우 이 장치는 RL에서 감소로 이한 과도한 전류에 대하여 보호되므로 RL의 과도한 변화에 대하여 회로를 보호할 수 있다.However, if the RL changes substantially over the operating temperature range, the device is protected against excessive current resulting from a decrease in the RL, thus protecting the circuit against excessive changes in the RL.

상기로 부터 알 수 있듯이 이 회로의 정상작동 상태에서 이 장치의 전력은 매우 낮고 주변으로 쉽게 소실된다. 한편 고장상태가 발생된 때 이 장치의 전력은 급속히 증가하여 주변으로 소실될 수 없고, 그다음 고온의 안정한 평형점이 전력을 소실시키고 이 장치의 저항이 회로 “차단”을 보장하는데 충분히 높은 시점에 도달될 때까지 이 장치의 전력은 감소된다. 즉, 회로의 전류가 적당히 낮은 수준까지 감소된다. 이 장치에서 소실된 전력은 저항(온도에 좌우됨)과 그를 통과하는 전류에 좌우되므로, 이 장치는 그 주변의 과도한 온도거나 과도한 전류에 응답하여 회로를 차단한다. 전류를 실질적인 응용기기에서 소요되는 수준까지 감소시키기 위하여 절환비 즉, 정상작동상태에서 회로의 전류 대 차단상태에서 회로의 전류비가 적어도 2이상이어야 하고 가급적 더 높아 적어도 10이상이거나 더욱 바람직하게 적어도 20이상이어야 한다.As can be seen from the above, in the normal operation of this circuit, the power of the device is very low and it is easily dissipated to the surroundings. On the other hand, when a fault condition occurs, the power of this device increases rapidly and cannot be lost to the surroundings, and then a stable point of high temperature loses power and reaches a point where the resistance of the device is high enough to ensure circuit "break". Until the power of this device is reduced. That is, the current in the circuit is reduced to a reasonably low level. Since the power dissipated in this device depends on the resistance (depending on temperature) and the current through it, the device breaks the circuit in response to excessive temperature or excessive current in its surroundings. In order to reduce the current to the level required in the practical application, the switching ratio, i.e. the current ratio of the circuit in the circuit to the disconnection state in the normal operating state, should be at least 2 or higher, preferably higher than 10 or more preferably at least 20 Should be

이러한 전기장치는 회로에 약 1내지 50V 작동전압을 가지며, 통상 약 1.25 내지 40v의 작동전압을 가진다. 약 5V 이상에서이 장치의 파괴전압은 임계율이며, 이 장치의 최대 작동전압은 바람직한 것으로 약 30-35V이다. 전류제한장치는 회로고장시 이 전압에 견딜 수 있어야 한다.Such electrical devices have an operating voltage of about 1 to 50V in the circuit and typically have an operating voltage of about 1.25 to 40V. Above about 5V, the breakdown voltage of this device is the critical rate, the maximum operating voltage of this device is desirable, about 30-35V. Current limiting devices shall be able to withstand this voltage in the event of a circuit breakdown.

본 발명에 따른 전형적인 회로보호장치는 제1도에 도시되며, 이 도면에서 금속포일(1)은 직경 d이고, 두께 t인 PTC 재료의 시트(2)의 박막으로 형성된다. 리드도체(3)를 각 포일전극층(1)에 열결되며, 이 회로에서 연결을 위한 적당한 전극을 제공한다. 3개의 전극(1)들이 PTC 재료의 두시트(2)에 결합된 제2회로보호장치가 제2도에 도시되어 있다.A typical circuit protection device according to the invention is shown in FIG. 1, in which the metal foil 1 is formed of a thin film of a sheet 2 of PTC material of diameter d and thickness t. A lead conductor 3 is connected to each foil electrode layer 1, providing a suitable electrode for connection in this circuit. A second circuit protection device in which three electrodes 1 are coupled to two sheets 2 of PTC material is shown in FIG.

본 발명은 박막 시트 PTC 시료에 제한되지 않으나, 미국특허 제 4,724,417호와 제 4,857,880호에 기재와 같은 여러형태의 PTC 재료와 달리 와어 또는 기둥형태로 된다. 이러한 장치는 기본적으로 전류제한장치 또는 온도검출장치거나 그들의 결합장치로써 작용할 수 있다.The invention is not limited to thin sheet PTC samples, but is in the form of wires or columns, unlike various PTC materials such as those described in US Pat. Nos. 4,724,417 and 4,857,880. Such devices can basically function as current limiting devices or temperature detection devices or as coupling devices thereof.

B. 다른 전기적 특성B. Other Electrical Characteristics

전기장치가 전류를 제한하는 것이 불가능할 때 전기장치에서 PTC 소자의 파괴가 발생하며, PTC 조성물의 절환온도 이상의 온도에서 트립 장치의 저항은 급격히 떨어진다. 파괴는 짧은 기간의 현상이다.When the electric device is unable to limit the current, breakage of the PTC element occurs in the electric device, and the resistance of the trip device drops sharply at a temperature above the switching temperature of the PTC composition. Destruction is a short term phenomenon.

본 발명에 따른 전기장치에서 PTC층이 정상작동 온도에서 매우 낮은 저항을 가지며, 통상 매우 얇기 때문에 파괴전압이 이러한 회로보호장치로 이루어진 회로에서의 작동전압과 매우 밀접히 관련되어 있음을 알 수 있다. 파괴전압은 회로의 전압이 증가되는 속도에 좌우되며, 통상 단락회로의 고장상태의 회로에 증가속도는 갑작스러운 변화로 된다.It can be seen that in the electrical device according to the invention the breakdown voltage is very closely related to the operating voltage in the circuit comprising this circuit protection device since the PTC layer has a very low resistance at normal operating temperatures and is usually very thin. The breakdown voltage depends on the speed at which the voltage of the circuit is increased, and the increase rate is suddenly changed in a circuit in a fault state of a short circuit.

이 경우 이 장치는 전류를 제한하도록 순간적으로 작동하는 것이 이상적이다.In this case, the device would ideally operate instantaneously to limit the current.

낮은 저항을 가지는 장치는 일반적으로 비교적 높은 전류를 가지며, 분명해지듯이 이 장치의 설계가 PTC 소자의 장치면적과 두께를 변화시키므로 소정 응용기기에 적합한 트립전류 용량을 제공하도록 용이하게 변경될 수 있다. 통상 본 발명에 따른 장치를 위하여 이 장치를 트립시키지 않고도 그를 통과할 수 있는 최대전류는 약 15암페어이다.Devices with low resistance generally have a relatively high current, and as will be apparent the design of the device changes the device area and thickness of the PTC device and can be easily modified to provide a trip current capacity suitable for a given application. Typically for a device according to the invention the maximum current which can pass through it without tripping is about 15 amps.

실예를 들면, 두개 금속의 포일전극들 사이에 PTC층의크기가 10mm×10mm× 150μ인 때, 트립전류는 약 3암페어이다. 이 장치가 비교적 큰 면적을 갖거나 비교적 얇은 PTC 소자를 가진 경우, 트립전류는 높다.For example, when the size of the PTC layer between the two metal foil electrodes is 10 mm × 10 mm × 150 μ, the trip current is about 3 amps. If the device has a relatively large area or a relatively thin PTC element, the trip current is high.

전기회로에서 이 장치의 작동전류는 트립전류의 약 1/3이거나 1/2정도가 되며 이미 승인된 전기설계 기준에 따라 적당히 선택될 수 있다.In electrical circuits, the operating current of the device is about one third or one half of the trip current and can be appropriately selected according to already approved electrical design criteria.

PTC 조성물은 고온의 안정한 평행상태에서 가급적 적어도 약 100V/mm 이상의 절연파괴 강도를 가지며, 바람직하게는 200V/mm이고 특히 바람직하기로는 적어도 400V/mm 이상이어야 한다. 이 경우The PTC composition should have a breakdown strength of at least about 100 V / mm or higher, preferably at least 200 V / mm and particularly preferably at least 400 V / mm, at high temperature and stable parallelism. in this case

Figure kpo00003
Figure kpo00003

보호하고자 하는 회로를 통과하여 흐르는 전류, 여기서는 보호장치를 통과하는 전류가 어떤 제한치이상 증가된 때 즉, 부하에서 회로 단락되거나 서지전압이 발생된 때, 회로보호장치는 그의 트립온도에 도달될 때까지 상승하는데, 이때 회로보호장치의 트립온도는 전류를 제한시킬 때까지 급속히 증가한다.The current flowing through the circuit to be protected, here the current through the protective device, increases above a certain limit, i.e. when a short circuit or surge voltage occurs at the load, the circuit protection device reaches its trip temperature. In this case, the trip temperature of the circuit protection device increases rapidly until the current is limited.

이 장치로부터 그 주변에서의 열손실이 장치를 통과하여 흐르는 전류에 의하여 발생된 열에 의하여 균형을 이루는 시점에서의 평형온도는 “트립온도”이다. 비교하건데 절환온도는 이 장치의 저항이 변화되지 않는 시점의 최대온도이나 저항이 상승되기 시작하는 온도는 아니다.The equilibrium temperature at which the heat loss from the device is balanced by the heat generated by the current flowing through the device is the "trip temperature". In comparison, the switching temperature is not the maximum temperature at which the resistance of the device does not change or the temperature at which the resistance starts to rise.

절환온도와 거의 동일한 트립온도는 회로에서 RL=Rdn으로 되는 온도이고, 회로보호장치의 트립온도와 다르다. 도전성 폴리머 조성물은 가급적 많아야 약 180℃의 절환온도를 가지는 것이 좋은데, 바람직하게는 많아야 약 130℃이고 더욱 바람직하게는 많아야 약 100℃이다.The trip temperature, which is almost equal to the switching temperature, is the temperature at which RL = Rdn in the circuit and is different from the trip temperature of the circuit protection device. The conductive polymer composition preferably has a switching temperature of at most about 180 ° C, preferably at most about 130 ° C and more preferably at most about 100 ° C.

평형의 “트립온도”는 회로의 작동전압을 포함하는 다수의 요인과 상이한조건하에서 열손실에 의하여 이장치가 소실될 수 있는 전력에 따라 좌우된다. 이 장치에 의해 소실될 수 있는 전력은 장치를 둘러쌓고 있는 매체의 열도전성, 매체의 어느 경우에서든 이동 및 장치의 표면적과 장치를 둘러쌓고 있는 매체의 온도에 따라 좌우된다.The “trip temperature” of equilibrium depends on a number of factors including the operating voltage of the circuit and the power that the device can lose due to heat loss under different conditions. The power that can be dissipated by the device depends on the thermal conductivity of the medium surrounding the device, the movement in any case of the medium and the surface area of the device and the temperature of the medium surrounding the device.

본 발명의 회로보호장치는 일반적으로 보호하고자 하는 장치 또는 시스템사이에 직렬로 결합되는데, 이 직렬결합은 회로에서 다른 직렬저항이나 기타 소자를 사용않고도 전원을 직접 교차하여 연결하므로 이루어진다.The circuit protection device of the present invention is generally coupled in series between a device or a system to be protected, and this series coupling is achieved by directly connecting the power supply without using another series resistor or other element in the circuit.

제7도는 이러한 회로구성에서 장치의 양단에 전압을 인가함으로써 회로보호장치를 관통하는 전류를 나타내는 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing the current passing through the circuit protection device by applying a voltage across the device in this circuit configuration.

제6도는 온도의 기능으로써 이 장치의 저항을 나타낸다. 제7도에 도시와 같이, 보호장치가 정상적으로 작동된 때 대부분의 전원전압이 보호장치 양단에 인가되며, 단지 작은 전압 Vn이 그 다음 회로보호장치의 양단에 인가된다. 이때 회로보호장치의 온도는 비교적 낮은 온도 Tn이다.Figure 6 shows the resistance of this device as a function of temperature. As shown in FIG. 7, when the protective device is normally operated, most of the power supply voltage is applied across the protection device, and only a small voltage Vn is then applied across the circuit protection device. The temperature of the circuit protection device at this time is a relatively low temperature Tn.

보호장치가 어떤 이유로 단락된 경우, 회로보호장치 양단에 전압은 상승되어, 회로보호장치에 소실된 해당 양만큼 증가시키고 또 장치의 온도를 상승시킨다. 절환전압 Vs이 도달된 때(절환 온도 Ts에 도달), 회로보호장치의 저항은 급격히 증가한다. 회로보호장치 양단의 전압이 본질적으로 전체 전원전압인 Vtrip에 도달된 때, 회로보호장치는 트립온드 Ttrip에서 높은 저항상태로 된다. Ttrip의 값은 전원전압과 회로보호장치가 열접촉한 매체에 열을소실시키는 속도에 따라 좌우된다.If the protective device is short-circuited for some reason, the voltage across the circuit protection device is raised, increasing by the corresponding amount lost in the circuit protection device and raising the temperature of the device. When the switching voltage Vs is reached (switching temperature Ts), the resistance of the circuit protection device increases rapidly. When the voltage across the circuit protection device reaches Vtrip, which is essentially the total supply voltage, the circuit protection device becomes high resistance at the trip-on Ttrip. The value of Ttrip depends on the supply voltage and the rate at which the circuit protection device dissipates heat in the medium in thermal contact.

상기로부터 분명하듯이 회로에서 트립온도는 회로보호장치가 견딜수 있어야 하는 인가전압에 따라 좌우된다. 트립온도는 특정전압을 위하여 확정되며, 여기서 사용되는 바와같이 그 트립온도는 5볼트의 인가전압에서 측정됨으로 확정된다.As is clear from the above, the trip temperature in the circuit depends on the applied voltage that the circuit protection device must withstand. The trip temperature is determined for a specific voltage, and as used herein, the trip temperature is determined to be measured at an applied voltage of 5 volts.

그러나, 이해될 수 있듯이 특정의 응용기기에서 인가전압은 상당한 범위에서 변화될 수 있어야 하고, 응용기기에서는 트립온도를 제한하여 다른 회로소자에 대한 손상을 피하도록 하는 것이 바람직하다.As can be appreciated, however, in certain applications, the applied voltage should be able to vary in a significant range, and in applications it is desirable to limit the trip temperature to avoid damage to other circuitry.

일반적으로 많은 응용기기에서 트립 평형온도는 100℃ 이하이어야 하고, 바람직하게는 기껏 약 80℃이고, 더욱 바람직하게는 기껏 약 60℃이다.In general, in many applications the trip equilibrium temperature should be below 100 ° C., preferably at most about 80 ° C., more preferably at most about 60 ° C.

C. 물리적 특성설명C. Physical Characteristics

본 발명에 따른 전기장치는 통상 도전성 PTC 폴리머 동체와 전기적으로 연결되고, 그에 의하여 분리된 두개의 전극으로 이루어지며, 본 발명은 특정구조의 PTC 폴리머동체, 즉 필름, 실린더, 스트립 또는 불규칙한 고체 동체에 제한되지 않으며, 어트 특정전극 형상, 재료 또는 배열에 제한되지 않는다. 즉, 전극은 포일, 메쉬, 플레이트, 천공된 플레이트 또는 포일, 기둥, 와이어, 케이블 또는 다른 형상으로 되고, 미국 특허 제4,352,083호에 기재와 같은 형상을 포함할 수 있다.The electrical device according to the invention usually consists of two electrodes electrically connected to and separated by a conductive PTC polymer body, and the invention is directed to a PTC polymer body of a specific structure, ie a film, cylinder, strip or irregular solid body. It is not limited and is not limited to the atmosphere specific electrode shape, material or arrangement. That is, the electrode may be a foil, mesh, plate, perforated plate or foil, pillar, wire, cable or other shape, and may include a shape as described in US Pat. No. 4,352,083.

가급적 전기장치는 그의 양측에 금속의 포일전극을 가지는 PTC재의 필름 또는 시트로 박막화되고 원형이거나 장방향으로 된다. 전기장치는 통상 하나의 산화방지층 또는 여거개의 산화방지층, 방수하우징등과 같은 다른 통상의 소자를 가진다. 본 발명은 단일형태의 PTC 폴리머층을 가지는 동시에 미국특허 제4,907,340호에 기재와 같이 상이한 저항을 가지거나 교차결합의 정도가 상이한 다수의 PTC 폴리머층으로 되는 전기장치를 이루어진다.Preferably, the electrical device is thinned into a film or sheet of PTC material having metal foil electrodes on both sides thereof and is circular or longitudinal. Electrical devices usually have other conventional devices, such as one anti-oxidation layer or multiple anti-oxidation layers, waterproof housings and the like. The present invention comprises an electrical device having a single type of PTC polymer layer and at the same time a plurality of PTC polymer layers having different resistances or different degrees of crosslinking as described in US Pat. No. 4,907,340.

전극의 종류는 제한되지 않으며 PTC 폴리머재에 통상적으로 결합되는 전극들로부터 자유로이 선택된다.The type of electrode is not limited and is freely selected from the electrodes typically bonded to the PTC polymer material.

그리고 도전성 금속전극들이 가급적 사용되며 바람직한 것으로는 구리, 주석 피복되거나 도금된 구리거나 미국특허 제4,689,475호에 기재와 같은 미세화 조면(거친면)을 가진 니켈포일전극들이 사용된다.Conductive metal electrodes are used wherever possible, and preferably copper, tin coated or plated copper, or nickel foil electrodes having a fine roughened surface (rough surface) as described in US Pat. No. 4,689,475.

미세한 조면은 로링, 기계적 조면 형성이거나 화학적 조면형성으로 제조될수 있다. 특히 미국특허 제4,800,253호와 제4,689,475호에 기재된 바와 같이 미크론오듈 (micron-odules)과 마이크론오듈(macron-odules)로 이루어진 구리 전극 또는 니켈층의 전해증착에 의하여 제조된 조면전극포일이 사용된다.Fine roughening may be produced by roaring, mechanical roughening or chemical roughening. In particular, as described in US Pat. Nos. 4,800,253 and 4,689,475, a surface electrode foil prepared by electrolytic deposition of a copper electrode or nickel layer composed of micron-odules and micro-odules is used.

전극 두께는 임계적이 아니며, 포일전극이 사용된 때 각 전극은 통상 약 20μ 내지 100μ 두께로 되고, 바람직하게는 약 30μ 내지 70μ 두께로 된다.The electrode thickness is not critical, and when the foil electrode is used, each electrode is usually about 20 μm to 100 μm thick, preferably about 30 μm to 70 μm thick.

본 발명에서 사용된 폴리머는 공통적으로 결정폴리머이다. 비교적 고결정성폴리머는 높은 파괴전압을 제공하는 경향이다. 그러나 조성물과 전극사이에 접촉저항은 매우 중요하여 종종 적은 결정을 가지는 폴리머가 저항과 파괴전압과의 소정균형을 감안하여 사용된다.Polymers used in the present invention are commonly crystalline polymers. Relatively high crystalline polymers tend to provide high breakdown voltages. However, the contact resistance between the composition and the electrode is very important so that polymers with few crystals are often used in consideration of the balance between resistance and breakdown voltage.

또한 본 조성물을 이용하는 보호회로장치는 공히 적은 하우징내에 장치될 때 사용된다.Protective circuit devices using the present compositions are also used when installed in less housings.

따라서 이 장치가 트립되어 절환의 온도가 폴리머의 용융온도와 거의 동일하게 된 경우, 그 이웃이 장치 또는 플라스틱하우징에 손상을 입히는 결과가 된다. 그러므로 매우 소망스럽게는 보호회로장치의 최대 트립온도가 약 100℃를 초과하지 않는 것이 좋다. 이는 또한 폴리머선택의 중요한 기준이 된다.Thus, if the device trips and the temperature of the changeover is approximately equal to the melting temperature of the polymer, the neighbor will damage the device or plastic housing. It is therefore very desirable that the maximum trip temperature of the protective circuit device not exceed about 100 ° C. It is also an important criterion for polymer selection.

이러한 장치는 일반적으로 기껏해야 약 100mΩ의 저항을 가지며, 바람직하기로는 실내온도에서 많아야 약 500mΩ의 저항을 가진다. 또, 이 장치는 많아야 약 100Ω-cm의 용적저항을 가지며 바람직하게는 기껏해야 50Ω-cm의 저항을 가지는 PTC 도전성 폴리머 조성물을 사용한다.Such devices generally have a resistance of at most about 100 mΩ, preferably at most about 500 mΩ at room temperature. In addition, the device uses a PTC conductive polymer composition having a volume resistance of at most about 100Ω-cm and preferably having a resistance of at most 50Ω-cm.

본 발명의 바람직한 회로보호장치는 PTC 도전성 조성물과 직접 물리적이고 전기적으로 접촉하고, 임의로는 화학적으로 결합된다. 전극과 PTC 조성물은 경로길이가 t이고 직경이 d의 면적으로 되어 d/t가 적어도 약 2이상이고 바람직하게는 적어도 약 10 이상이며 특별하게는 적어도 약 20 이상으로 되는 PTC 조성물을 경유하여 전류가 흐르도록 배열된다.Preferred circuit protection devices of the present invention are in direct physical and electrical contact with the PTC conductive composition and are optionally chemically bonded. The electrode and the PTC composition have a path length t and an area of d, so that the current flows through the PTC composition having a d / t of at least about 2 or more, preferably at least about 10 or more, and particularly at least about 20 or more. Arranged to flow.

이 장치 즉, PTC 폴리머층, 전극산화방지층 및 하우징으로 되는 장치의 두께는 가급적 얇아야 하는데, 그 두께가 0.020 내지 3,0mm의 범위에 있고, 바람직하게는 0.03 내지 1.0mm의 범위에 있게된다. 이 장치의 명목직경은 3 내지 80mm의 범위에 있게되고 바람직하게는 5 내지 50mm 범위에 있게 된다.The thickness of the device, i.e. the device comprising the PTC polymer layer, the electrode antioxidant layer and the housing should be as thin as possible, the thickness being in the range of 0.020 to 3,0 mm, preferably in the range of 0.03 to 1.0 mm. The nominal diameter of the device is in the range of 3 to 80 mm and preferably in the range of 5 to 50 mm.

용어 “명목직경”은 전류가 흐르는 면적과 동일한 면적을 가지는 원의 직경을 의미한다. 이 면적은 특정형태로 이루어질 수 있으나, 이 장치의 제조편의상 일반적으로 원형이거나 장방향이다.The term “nominal diameter” means the diameter of a circle having the same area as the current flows through. This area may be of a particular shape, but for the sake of manufacture of the device it is generally circular or longitudinal.

일반적으로 이 장치에서 일정 두께를 가지는 평탄한 PTC 소자의 양측상에 서로 대향하여 위치되는 동일면적의 두개의 평면전극을 이용하는 것이 바람직하다. 그러나 특정크기 또는 전기적 요건에 부합시키도록 다른 배열도 가능하며, 실예를 들면 두개의 전극이상이거나 하나의 PTC 소자이상을 배열할 수 있고, 쐐기형 소자 또는 상호간에 일정 두께의 굴곡된 박막형 PTC 소자를 가지는 굴곡된 박막형 전극들을 배여할수있다. 이와같은 다른 배열에서 d/t비가 계산되는 방법은 이 기술분야에 숙련된 자에게는 명백하다.In general, it is preferable to use two planar electrodes of the same area located opposite to each other on both sides of a flat PTC element having a certain thickness in this apparatus. However, other arrangements are possible to meet specific sizes or electrical requirements, for example, two or more electrodes or one or more PTC elements can be arranged, and a wedge-shaped device or a curved thin film PTC element of a certain thickness between each other may be used. Branches can bend curved thin film electrodes. It is clear to those skilled in the art how the d / t ratio is calculated in such other arrangements.

본 발명의 조성물은 가급적 용융성형, 실예를 들면 압축 또는 모울딩으로 이루어지는 방법에 의하여 제조하고자 하는 성형물품의 형태로 이루어지는 것이 좋다.The composition of the present invention is preferably in the form of a molded article to be produced by a method consisting of melt molding, for example, compression or molding.

PTC 소자는 일반적으로 균일한 조성물이나 실예를 들면 상이한 저항 및 상이한 절환온도를 가지는 두개 또는 그 이상의 층들이 이루어질 수 있다. 전극은 PTC 소자와 직접 접촉될 수 있거나 그들 중 하나 이상이 다른 도전성물질, 실예를 들면 비교적 일정한 저항의 도전성 포리머 조성물에 의하여 그에 전기적으로 접속될 수 있다.PTC devices are generally made of a uniform composition or for example two or more layers having different resistances and different switching temperatures. The electrode may be in direct contact with the PTC device or one or more of them may be electrically connected to it by another conductive material, such as a conductive polymer composition of relatively constant resistance.

회로보호장치는 고장시 회로를 통과하는 전류흐름을 성공적으로 제한하기 위하여 트립후 전원전압에 견디어야 한다. 근래의 전기장치, 실시예를 들면 전선없는 전기드릴 또는 오토모빌들은 종종 20V 이상, 가끔은 25V 이상의 전압을 가지는 대용량 밧데리에 의하여 구동된다.The circuit protection device must withstand the supply voltage after tripping in order to successfully limit the current flow through the circuit in the event of a fault. Modern electric devices, for example wireless electric drills or automobiles, are often driven by large batteries having voltages above 20V, sometimes above 25V.

이 장치의 두께는 일반적으로 고전압응력(stress)에 견딜 정도로 얇아야 하는데, 실예를 들면 PTC 조성물의 두께가 0.25mm이고 전원전압이 25V일 때 PTC 조성물의 전압응력은 100V/mm이어야 한다. 널리 사용되는 종래의 PTC 폴리머 조성물은 약 80V/mm 이상의 전압응력에 견디어야 한다. 즉, 이 조성물은 80V/mm의 절연파괴강도를 가진다. 안전을 보장하기 위하여 본 발명에 따른 회로보호장치는 트립온도에서 기준전압증가에 따라 측정된 때 적어도 약 200V/mm 이상의 절연파괴강도를 가지며, 바람직하게는 적어도 약 400V/mm 이상이고, 더욱 바람직하게는 적어도 약 600V/mm 이상이 좋다.The thickness of the device should generally be thin enough to withstand high voltage stresses. For example, the PTC composition should have a voltage stress of 100V / mm when the thickness of the PTC composition is 0.25 mm and the supply voltage is 25V. Widely used conventional PTC polymer compositions must withstand voltage stresses of about 80 V / mm or more. In other words, the composition has a dielectric breakdown strength of 80 V / mm. In order to ensure safety, the circuit protection device according to the present invention has an insulation breakdown strength of at least about 200 V / mm or more when measured according to a reference voltage increase at a trip temperature, preferably at least about 400 V / mm or more, and more preferably. At least about 600V / mm or more is preferable.

바람직하게는 절연파괴강도가 약 600 내지 800V/mm 정도에서 결정된다.Preferably, the dielectric breakdown strength is determined at about 600 to 800 V / mm.

상기 회로에서 회로보호장치의 파라메타는 참고로 다른 회로소자, 이 장치 주변의 매체와 이 장치와 그로부터 매체에 의하여 열손실이 이루어지는 속도에 한정된다. 그러나 여러가지 목적에 유용한 호로보호장이의 파라메타는 표준회로와 표준의 화녕내에 놓인 때 작용하는 방식에 한정된다. 따라서 본 발명은 절환온도 Ts를 가지는 PTC 조성물의 PTC 소자와 전원에 접속되고 전원접속시 PTC 소자를 통과하여 전류를 흐르게 하는 적어도 두개이상의 전극들로 이루어진 회로보호장치를 제공한다. 이 장치는 그의 일부로 되는 테스트회로가 많아야 약 50V 전압을 가지는 전원과 직렬과 연결되어 있으며, 이 장치가 정지대기(stil sir)내에 놓이게 된다.The parameters of the circuit protection device in the circuit are for reference only limited to other circuit elements, the medium around the device and the rate at which heat loss is caused by the device and the medium therefrom. However, the parameters of the protective guards useful for various purposes are limited to the way they function when placed within the standard circuits and the harmonization of the standard. Accordingly, the present invention provides a circuit protection device comprising a PTC element of a PTC composition having a switching temperature Ts and at least two electrodes connected to a power supply and flowing current through the PTC element when the power supply is connected. The device is connected in series with a power supply having at most about 50V voltage as part of its test circuit, and the device is placed in a stil sir.

정지대기(stil sir)가 25℃일 때 이 장치가 I2R의 열을 발생시키는 속도와 이 장치로부터 열손실되는 속도 사이에 불안정한 균형이 있게 된다. 안정한 작동상태는 다음에 이루어진다.At 25 ° C, there is an unstable balance between the rate at which the device generates heat of I2R and the rate of heat loss from the device. A stable operating state is achieved next.

A) 전류가 명목직경 d이고 평균 경로길이가 t로써 d/t가 적어도 그 이상인 면적의 PTC 소자를 통하여 흐른다.A) A current flows through a PTC element with an area of nominal diameter d and an average path length of t with at least d / t.

B) 이 장치는 온도 Tdn에서 그의 저항 Rdn이 1옴이하이고, PTC 조성물의 저항이 10Ω-cm 이하로 되어야 한다.B) The device shall have a resistance Rdn of 1 ohm or less at a temperature Tdn and a resistance of the PTC composition of 10 Ω-cm or less.

C) 공기 및 대기는 25℃ 이하의 온도 Tn 상태에 있어야 한다.C) Air and atmosphere must be at temperatures Tn below 25 ° C.

D) 이 장치가 I2R의 열을 발생시키는 속도와 그로부터 열손실되는 속도간에 안정한 평형을 이루어야 한다.D) There must be a stable equilibrium between the rate at which this device generates heat of I2R and the rate of heat loss therefrom.

본 발명에 따른 대표적인 회로는 제3도에 도시되어 있다. 이 경우 본 발명에 따른 회로보호장치는 부하(4) 및 밧데리같은 전원(5)과 직렬로 연결된다. 본 발명에 따른 제2회로는 제4도에 도시되어 있다.An exemplary circuit according to the invention is shown in FIG. In this case, the circuit protection device according to the present invention is connected in series with a load 4 and a power supply 5 such as a battery. The second circuit according to the invention is shown in FIG.

회로보호장치(3)와 부하(4)로 이루어진 이 회로의 전원은 트랜스포머(6)로 이루어진다. 전기장치의 전류 제한 기능이 열감지기능과 결합되어 있는 본 발명에 따른 다른 회로가 제5도에 도시되어 있으며, 여기서 전기장치(3)는 부하(4)와 열접촉되어 있다.The power source of this circuit, which consists of a circuit protection device 3 and a load 4, consists of a transformer 6. Another circuit according to the invention in which the current limiting function of the electrical device is combined with the thermal sensing function is shown in FIG. 5, where the electrical device 3 is in thermal contact with the load 4.

본 발명은 여기서 단 하나의 PTC 회로보호장치로 이루어진 회로에 대하여 참고로 기술되나, 본 발명이 상이한 고장에 의하여 트립될 수 있는 두개 또는 그 이상의 장치로 이루어진 회로가 되고 회로보호장치가 소정의 보호효과를 동시에 제공하는 병렬 및/또는 직렬로 연결된 두개 또는 그 이상의 전기장치로 구성되어 이용할 수 있는 것으로 이해할 수 있다.Although the present invention is described herein with reference to a circuit consisting of only one PTC circuit protection device, the invention is a circuit consisting of two or more devices that can be tripped by different failures and the circuit protection device has a certain protective effect. It can be understood that two or more electrical devices connected in parallel and / or in series can be used and provided simultaneously.

제3도에 관련하여 기술한 바와 같이 본 발명의 PTC 전기장치는 일반적으로 부하 RL(보호하고자 하는 장치) 및 전원과 직렬로 연결되며, 이 직렬회로에는 전류제한 저항을 가지지 않는다.As described in connection with FIG. 3, the PTC electrical apparatus of the present invention is generally connected in series with a load RL (device to be protected) and a power supply, and this series circuit has no current limiting resistor.

이러한 배열에 의하여 정상상태하에서 PTC 장치 양단에 전압 VPTC는 다음식으로 표시된다.With this arrangement the voltage VPTC across the PTC device under steady state is represented by the following equation.

Figure kpo00004
Figure kpo00004

여기서 VPS는 전원전압단이다. 트립핑전 정상작동에서 RPTC가 RL보다 상당히 작기 때문에 전원전압 VPS의 거의 모두가 부하양단에 인가된다.Where VPS is the power supply voltage stage. In normal operation before tripping, almost all of the supply voltage VPS is applied across the load because the RPTC is significantly less than RL.

그러나 부하가 단락된 경우 전원전압 VPS는 곧바로 PTC 장치 양단에 인가된다. 이때 PTC 소자가 낮은 저항상태로 있기 때문에 그를 통하여 높은 전류가 유입되어 내부의 저항에 의하여 가열된다.However, if the load is shorted, the supply voltage VPS is applied immediately across the PTC device. At this time, since the PTC element is in a low resistance state, a high current flows through it and is heated by an internal resistance.

PTC 소자의 온도가 절환온도 TS에 도달된 때, 제6도에 도시한 바와 같이 이 장치의 저항은 급속히 증가되고, 그 결과로 직렬회로를 통과하는 전류가적은 값으로 감소된다. 그러나 이때 PTC 소자의 저항이 부하의 저항보다 크고 어떠한 전원전압을 흡수하는 또다른 직렬연결된 저항성분이 없기 대문에 실질적으로 모든 전원전압이 PTC 소자의 양단에 인가된다. 성공적으로 작동시키기 위하여 PTC 소자의 파괴전압은 전원전압보다 더 크다(안정보장선). 바꾸어 말하면 직렬회로를 통과하는 전류가 다시 증가한다.When the temperature of the PTC element reaches the switching temperature TS, as shown in FIG. 6, the resistance of this apparatus is rapidly increased, and as a result, the current passing through the series circuit is reduced to a small value. However, since the resistance of the PTC device is greater than the resistance of the load and there is no other series-connected resistor that absorbs any supply voltage, substantially all of the supply voltage is applied across the PTC device. In order to operate successfully, the breakdown voltage of the PTC element is larger than the power supply voltage (security lead). In other words, the current through the series circuit increases again.

따라서 종래 PTC 장치의 낮은 파괴전압은 그들의 응용을 심하게 제한하는데, 전원전압이 낮은 응용기기에 한정한다. 한편 본 발명의 장치는 그들의 매우 높은 파괴전압때문에 현저히 높은 전원전압을 필요로 하는 응용기기에 사용될 수 있다.Thus, the low breakdown voltages of conventional PTC devices severely limit their application, but only to low power supply applications. The device of the present invention, on the other hand, can be used in applications requiring significantly higher supply voltages because of their very high breakdown voltages.

본 발명의 몇가지 대표적인 응용기기에 관련하여 이후 기술된다.Some of the representative applications of the present invention are described below.

휴대용 퍼스널 컴퓨터는 근자에는 프린팅기능을 갖고 단 한번의 밧데리충전으로 장기간 작동할 수 있는 것으로 개발되어 왔다.Laptops have been developed to have a printing function in recent years and to operate for a long time with a single battery charge.

이러한 목적으로 컴퓨터는 대용량 전원의 밧데리를 구비하는데 실예를 들면 15Ni-Cd(니켈-카드뮴)셀이 전체 38V의 전압으로 되고 내부저항이 매우 작은 750미리옴(mΩ)으로 되어 대용량전류를 공급할 수 있다.For this purpose, the computer is equipped with a battery of a large power supply. For example, a 15Ni-Cd (nickel-cadmium) cell has a total voltage of 38 V and a large internal current of 750 ohm (mΩ) can supply a large current. .

통상 약 10옴의 저항을 가지는 이러한 컴퓨터의 디스크 드라이브 또는 프린터모터가 단락된 경우 단락회로를 통하여 약 50 암페어의 전류가 흐르게 될 때 과열 또는 연소로 인한 컴퓨터의 파괴위험이 있게 된다. 그러나 이러한 위험은 밧데리와 직렬로 연결된 본 발명의 회로보호장치를 사용하므로 피해질 수 있다.If a disk drive or printer motor of such a computer, which typically has a resistance of about 10 ohms, is shorted, there is a risk of destruction of the computer due to overheating or burning when about 50 amps of current flow through the short circuit. However, this risk can be avoided by using the circuit protection device of the present invention connected in series with the battery.

회로보호장치는 두께는 400 미크론이고, 각 측면의 크기를 10mm하고 정상저항이 50밀리옴으로 한 것이 적합하다.The circuit protection device is 400 microns thick, with 10 mm on each side and 50 milliohms of normal resistance.

이러한 장치는 컴퓨터에 심각한 손상을 방지하도록 전류를 약 0.1 암페어로 제한할 수 있다. 종래의 회로 보호장치는 그들의 낮은 파괴전압으로 인한 높은 전류/고전압 응용기기에 사용될 수 없다.These devices can limit the current to about 0.1 amps to prevent serious damage to the computer. Conventional circuit protection devices cannot be used in high current / high voltage applications due to their low breakdown voltage.

다른 실예로, 본 발명의 회로보호장치는 무선전기스크루우드라이버의 모터등을 보호하도록 하는데 사용될 수 있으며, 이는 손쉽게 다루기 위하여 컴팩트하고 가벼워야 한다. 이러한 응용기기는 통상 높은 용량의 밧데리를 필요로 하는데, 실예를 들면 10리듐셀들이 30V의 전체 출력전압을 갖는다.As another example, the circuit protection device of the present invention can be used to protect a motor of a wireless electric screwdriver, etc., which must be compact and light for easy handling. Such applications typically require a high capacity battery, for example 10 lithium cells have a total output voltage of 30V.

회로단락에 대비하여 모터를 보호하도록 본 발명의 회로보호장치는 밧데리와 직렬로 접속될 수 있다.The circuit protection device of the present invention can be connected in series with a battery to protect the motor against a short circuit.

본 발명은 다음 실예를 참고로 이후 상세히 기술하고자 하며, 이는 본 발명의 범위를 어느 방식이든 제한하고자 의도한 것은 아니다.The invention will be described in detail hereinafter with reference to the following examples, which are not intended to limit the scope of the invention in any way.

다른 한편으로 여기서 표시되지 않는한 모든 중량부, 퍼센트와 비들은 무기에 의한 것이다.On the other hand, all parts by weight, percentages and ratios are by weight unless otherwise indicated here.

[실예 1]Example 1

표 2에 기재된 성분들음 Banbury 믹서에서 10분동안 150℃에서 혼합되고 로울상에 배출되며, 이후 혼합된 화합물의 시트가 펠릿화된다.The ingredients listed in Table 2 were mixed at 150 ° C. for 10 minutes in a Banbury mixer and discharged onto a roll, after which the sheets of mixed compound were pelleted.

혼합조성물은 약 0.2mm 두께의 박막필름으로 용융 압출한다. 이 시트는 0.05 mm 두께의 전해 증팍된 니켈포일의 두개 시트사이에 삽입되며, 각 시트는 PTC 폴리머와 접촉하는 미세조면을 가진다.The mixed composition is melt extruded into a thin film of about 0.2 mm thickness. The sheet is sandwiched between two sheets of electrolytically amplified nickel foil of 0.05 mm thickness, each sheet having a microrough surface in contact with the PTC polymer.

여기서 미세조면은 직경으로 약 5μ의 미크론오듈로 구성된다.The micro roughness here is composed of about 5 microns of micron modules.

상기의 삽입부는 80℃의 온도에서 압력 50Kg/cm2하에 30분동안 함께 가압되어 박막 PTC 조성물의 두께가 0.10mm로 되는 박막 PTC 조성물의 시트를 형성하며, 그 다음 동일 압력하에서 실내온도까지 냉각되고, 박막폴리머는 8Mrad 강도의 전자비임조사에 의하여 교차결합된다.The insert is pressed together for 30 minutes under pressure 50Kg / cm2 at a temperature of 80 ° C to form a sheet of thin film PTC composition having a thickness of 0.10 mm of the thin film PTC composition, and then cooled to room temperature under the same pressure, The thin film polymer is crosslinked by electron beam irradiation of 8Mrad intensity.

정방형편으로 되는 PTC 박막은 박막의 PTC 조성물 시트로부터 10mm × 10mm 크기로 절단되며, 니켈포일 리드 도체들은 각 전극에 연결된다.The PTC thin film, which becomes a square piece, is cut into a size of 10 mm x 10 mm from the PTC composition sheet of the thin film, and nickel foil lead conductors are connected to each electrode.

표 2에 기술된 조성물로 이루어진 PTC 장치의 물리적 특성은 또한 표 2에 도시되어 있다.The physical properties of the PTC device consisting of the compositions described in Table 2 are also shown in Table 2.

이 실예에서 사용된 폴리머는 에틸렌 및 메타크릴산과 그의 아연염으로 되는 코폴리머로써, 결정이 약 25%이며, 용융점이 약 98℃로 되고, Hi-Milan 1650 [Dupont Mitsui : 폴리케미컬(주)]의 제품으로 시판되고 있다.The polymer used in this example is a copolymer of ethylene and methacrylic acid and its zinc salt, having a crystal of about 25%, a melting point of about 98 ° C., and Hi-Milan 1650 [Dupont Mitsui: Polychemical Co., Ltd.]. It is marketed as product of.

각 실예에서 사용된 산화방지제는 4,4′-티오비스-6-터트-부틸-3-메틸페놀(산토녹스 R)이다. 이 실예에서 PTC 폴리머층은 약 60%겔까지 교차결합된다.The antioxidant used in each example is 4,4′-thiobis-6-tert-butyl-3-methylphenol (Santonox R). In this example, the PTC polymer layer is crosslinked up to about 60% gel.

표에 나타난 바와 같이 사용된 각 카본블랙의 양은 가장 우수한 PTC 작용과 파괴전압을 제공하는 가장 적합한 양이다. 이에 따라 제조된 샘플들은 다음 방법에 의하여 개별적으로 테스트된다.As shown in the table, the amount of each carbon black used is the most suitable amount providing the best PTC action and breakdown voltage. The samples thus prepared are individually tested by the following method.

각 장치의 AC 파괴전압은 단권변압기를 사용하여 견본이 연소 또는 착화됨으로 파괴가 나타날 때까지 실내온도에서 60V/m씩 일정속도로 전압을 증가시키므로 측정된다. 이장치의 저항은 실내온도에서 휘트스톤 브릿지를 사용하여 측정된다. 트립전류는 정지대기의 실내온도에서 정전압 DC 발전기를 사용하여 50mV씩 전압을 증가시키고 매번 증가시 마다의 전압을 2분동안 지속시키면서 측정된다. 트립전류는 전압과 전류에 관련한 곡선에 의하여 산출된다. 트립온도는 5V전압이 트립상태에서 장치에 인가된 때 이 장치의 전극 표면상에 더모커플(thermo couples)에 의해 측정된다.The AC breakdown voltage of each device is measured by using a single winding transformer, increasing the voltage at a constant rate of 60V / m at room temperature until the specimen is burned or ignited until breakdown appears. The resistance of this device is measured using a Wheatstone bridge at room temperature. Trip current is measured by using a constant voltage DC generator to increase the voltage by 50mV at the stand-by temperature of the stand-by, and for 2 minutes each time. The trip current is calculated by the curves relating to voltage and current. The trip temperature is measured by thermocouples on the electrode surface of the device when a 5V voltage is applied to the device in the trip state.

Asahi FT 카본블랙을 함유한 어떠한 조성물도 100mΩ 이하의 저항을 제공하지 못한다.No composition containing Asahi FT carbon black provides a resistance of less than 100 mΩ.

ME 010 및 110를 함유하여 PTC 층으로 구성된 장치는 우수한 파괴전압과 낮은 저항을 나타낸다.Devices composed of PTC layers containing ME 010 and 110 show good breakdown voltage and low resistance.

Vulcan XC-72와 DENKA아세틸렌블랙과 같은 카본블랙 ME 010 및 110에 비하여 파괴전압에 대해 열악한 결과를 나타낸다.It shows poor results on breakdown voltage compared to carbon black ME 010 and 110 such as Vulcan XC-72 and DENKA acetylene black.

[표 2]TABLE 2

Figure kpo00005
Figure kpo00005

1) 5V에서 측정1) Measure at 5V

[실예 2]Example 2

표 3에 기재된 성분은 혼합되고 PTC 장치는 실예 1에서와 같이 동일공정으로 제조된다. 이들 견본에 대한 테스트결과는 표 3에 나타난다.The components shown in Table 3 are mixed and the PTC device is manufactured in the same process as in Example 1. Test results for these samples are shown in Table 3.

Ketjenblack을 함유한 PTC 조성물은 매우 낮은 저항과 또한 매우 낮은 파괴전압을 나타내며, 반면에 DIA 블랙 H는 저항 및 파괴전압에 대하여 모두 중간값을 나타내는데, 이는 모두 적합치 못하다. 이 실예에서 사용된 폴리머는 에틸렌과 비닐 아세테이트의 코폴리머이고, 여기서 적은 양의 에폭시기는 폴리머체인식으로 결합된다 (Bondf ast7B, Sumitomo 화학(주) 제품).PTC compositions containing Ketjenblack have very low resistance and also very low breakdown voltage, while DIA black H has both median resistance and breakdown voltage, which are all unsuitable. The polymer used in this example is a copolymer of ethylene and vinyl acetate, where a small amount of epoxy groups are bonded by polymer recognition (Bondf ast7B, manufactured by Sumitomo Chemicals).

이 폴리머의 결정은 약 20%이고, 전기장치에서 PTC 층은 약 60% 정도까지 교차결합된다. 동일한 산화방지제가 실시예 1에서와 같이 사용된다.The polymer has about 20% crystallization, and in electrical devices the PTC layer crosslinks up to about 60%. The same antioxidant is used as in Example 1.

각 장치의 트립온도는 약 70℃이다.The trip temperature of each device is about 70 ° C.

폴리머를 함유한 조성물은 매우 낮은 저항과 비교적 낮은 트립온도를 가지며, 이는 이웃하고 있는 열감지소자에 대한 열손상을 방지한다.Compositions containing polymers have very low resistance and relatively low trip temperatures, which prevent thermal damage to neighboring thermal sensing elements.

[표 3]TABLE 3

Figure kpo00006
Figure kpo00006

1) 5V에서 측정1) Measure at 5V

[실예 3]Example 3

표 4에 기재된 성분은 혼합되고 PTC 장치는 실시예 1에서와 같은 동일공정으로 제조된다.The components shown in Table 4 are mixed and the PTC device is manufactured in the same process as in Example 1.

본 실에에서 사용된 폴리머는 고밀도는 폴리머에틸렌으로써 120℃의 용융점을 가지는 높은 결정성 폴리머(90%)이다(HIZEX 2200J, MITSUT 석유화학산업(주) 제품).The polymer used in this chamber is high-density polymer ethylene, a high crystalline polymer (90%) having a melting point of 120 ° C (HIZEX 2200J, manufactured by MITSUT Petrochemical Industries, Ltd.).

산화방지제는 [메틸렌-3-(3′,5′-디-터트-부틸-4′-히드록시-페닐)프로피오네이트]메탄(Irganox1010)이다.Antioxidant is [methylene-3- (3 ', 5'-di-tert-butyl-4'-hydroxy-phenyl) propionate] methane (Irganox1010).

표 4에 테스트결과는 폴리머의 결정으로 인하여 실예 1 및 2와 비교해 비교적 높은 파괴전압을 가지나, 이 PTC 조성물은 전기응용기기 또는 장치에서 이웃한 열감지소자를 손상시킬 정도의 비교적 높은 트립온도를 가진다. 분명하게도 결정폴리머 PTC 조성물에서 사용될 때라도 ME 010 및 110은 다른 카본블랙보다 더욱 높은 파괴전압을 가진다.The test results in Table 4 show relatively high breakdown voltages compared to Examples 1 and 2 due to the polymer's crystallization, but this PTC composition has a relatively high trip temperature to damage neighboring thermal sensing elements in electrical applications or devices. . Clearly, even when used in crystalline polymer PTC compositions, ME 010 and 110 have higher breakdown voltages than other carbon blacks.

이러한 결과들은 일정범위의 결정폴리머로 되는 특정 카본을 함유한 본 발명에 따른 PTC 조성물이 과전류보호를 위해 회로보호장치에서 사용될 때 종래의 PTC 조성물보다 더 높은 파괴전압을 가지며 또 더 높은 전압응력에 견딜 수 있음을 나타낸다.These results show that the PTC composition according to the present invention, containing certain carbons with a range of crystalline polymers, has a higher breakdown voltage and withstands higher voltage stress than conventional PTC compositions when used in a circuit protection device for overcurrent protection. Indicates that it can.

[표 4]TABLE 4

Figure kpo00007
Figure kpo00007

1) 5V에서 측정1) Measure at 5V

본 발명은 그의 특정실시예를 참고로 상세히 기술되었지만 이는 이 기술 숙련된자에 대하여 본원의 정신 및 범위를 벗어나서는 여거가지 변화와 수정이 이루어질 수 없음이 분명하다.Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments thereof, it is evident that various changes and modifications may not be made to the person skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present application.

Claims (54)

정온도 계수작용과 우수한 파괴전압특성을 나타내는 도전성 폴리머 조성물에 있어서, a) 그 내부로 분산되어 있고 10 내지 98%의 결정체로 이루어진 결정 포리머와, b) 80 내지 110밀리미크론의 평균 입자 직경과 110 내지 140cc/100g의 DBP 흡수기능을 가지는 카본블랙등으로 구성되며, 중량부 100의 상기 결정폴리머와 중량부 40 내지 150의 상기 카본블랙으로 이루어진 한 도전성 폴리머 조성물.A conductive polymer composition exhibiting a positive temperature counting action and excellent breakdown voltage characteristics, comprising: a) a crystal polymer dispersed therein and consisting of 10 to 98% of crystals; b) an average particle diameter of 80 to 110 millimeters and 110; A conductive polymer composition composed of carbon black and the like having a DBP absorption function of 140cc / 100g, and comprising the crystalline polymer of 100 parts by weight and the carbon black of 40 to 150 parts by weight. 제1항에 있어서, 결정 폴리머가 적어도 20%의 결정을 갖게 한 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 1 wherein the crystalline polymer has at least 20% crystals. 제2항에 있어서, 결정폴리머가 20 내지 40%의 결정을 갖게 한 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 2 wherein the crystalline polymer has 20 to 40% crystals. 제1항에 있어서, 결정폴리머가 적어도 하나이상의 α-올레핀으로 되는 폴리올레핀으로 이루어진 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 1, wherein the crystalline polymer is made of a polyolefin composed of at least one α-olefin. 제4항에 있어서, 결정폴리머가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 에틸렌 및 프로필렌의 코폴리머로부터 선택되게 한 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 4 wherein the crystalline polymer is selected from polyethylene, polypropylene and copolymers of ethylene and propylene. 제5항에 있어서, 결정폴리머가 적어도 하나이상의 말레산, 에폭시 또는 이소시안네이트기를 함유하도록 변경되게 한 도전성 폴리머 조성물.6. The conductive polymer composition of claim 5, wherein the crystalline polymer is modified to contain at least one maleic acid, epoxy or isocyanate group. 제4항에 있어서, 결정폴리머가 한 α-올레핀과 적어도 하나이상의 이온화 코모노머의 코폴리머로 이루어지게 한 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 4, wherein the crystalline polymer consists of a copolymer of one α-olefin and at least one ionizing comonomer. 제7항에 있어서, 이온화코모너머가 비닐아세테이트, 아크릴산, 아크릴산염, 메타크릴산, 메타크릴산염, 에틸아크릴산, 에틸아크릴산염, 에틸아크릴레이트와 메타크릴레이트들로부터 선택되게 한 도전성 폴리머 조성물.8. The conductive polymer composition of claim 7, wherein the ionization comonomer is selected from vinyl acetate, acrylic acid, acrylate, methacrylic acid, methacrylate, ethyl acrylic acid, ethyl acrylate, ethyl acrylate and methacrylates. 제8항에 있어서, 결정폴리머가 적어도 하나이상의 말레산, 에폭시기 또는 이소시안네이트기를 포함하도록 변형되게 한 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 8, wherein the crystalline polymer is modified to include at least one maleic acid, epoxy group or isocyanate group. 제1항에 있어서, 결정폴리머가 폴리에스테르로 이루어지게 한 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 1, wherein the crystalline polymer is made of polyester. 제10항에 있어서, 폴리에스테르가 폴리브틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리카프로랙톤으로부터 선택되게 한 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 10, wherein the polyester is selected from polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate and polycaprolactone. 제1항에 있어서, 결정폴리머가 폴리아릴렌, 폴리아미드와 폴라카보네이트중 적어도 하나 이상으로 이루어진 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 1, wherein the crystalline polymer consists of at least one of polyarylene, polyamide, and polycarbonate. 제1항에 있어서, 결정폴리머가가 플루오르카본 폴리머로 이루어지게 한 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 1, wherein the crystalline polymer is made of a fluorocarbon polymer. 제13항에 있어서, 플루오르카본폴리머가 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라 플루오르에틸렌, 에틸렌 및 프로필렌, 플루오르화된 코폴리머와 에틸렌 및 플루오린함유 코모너머의 코폴리머들로부터 선택되게 한 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 13, wherein the fluorocarbon polymer is selected from polyvinylidene fluoride, polytetra fluorethylene, ethylene and propylene, fluorinated copolymers and copolymers of ethylene and fluorine-containing comonomers. 제4항에 있어서, 결정폴리머가 에틸렌 및 에스테르기 또는 카르복실기를 포함한 적어도 하나이상의 코폴리머화가 가능한 모너머의 코폴리머로 이루어지게 한 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 4, wherein the crystalline polymer is composed of copolymer of ethylene and at least one copolymerizable monomer including an ester group or a carboxyl group. 제15항에 있어서, 코폴리머가 적어도 하나이상의 에폭시기 또는 이소시안네이트기로 이루어지게 한 도전성 폴리머 조성물.16. The conductive polymer composition of claim 15, wherein the copolymer consists of at least one epoxy group or isocyanate group. 제8항에 있어서, 결정폴리머가 에틸렌 및 아크릴산, 비닐아세테이트 및 메타크릴산으로부터 선택된 적어도 하나이상의 코폴리머화가 가능한 모너머의 코폴리머로 되게 한 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 8, wherein the crystalline polymer is a copolymer of ethylene and at least one copolymerizable monomer selected from acrylic acid, vinyl acetate and methacrylic acid. 제17항에 있어서, 코폴리머가 80% 내지 100% 이하의 에틸렌과 0% 이상 내지 25%의 코폴리머화가 가능한 모노머로 이루어지게 한 도전성 폴리머 조성물.18. The conductive polymer composition of claim 17, wherein the copolymer is comprised of 80% to 100% ethylene and at least 0% to 25% copolymerizable monomers. 제5항에 있어서, 결정폴리머가 폴리에틸렌으로 되게 한 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition according to claim 5, wherein the crystalline polymer is made of polyethylene. 제19항에 있어서, 결정폴리머가 높은 밀도의 폴리에틸렌으로 되게 한 도전성 폴리머 조성물.20. The conductive polymer composition of claim 19, wherein the crystalline polymer is made of high density polyethylene. 제7항에 있어서, 결정폴리머가 에틸렌, 메타크릴산과 메타크릴산염으로 되는 이오노머믹 코폴리머로 되는 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition according to claim 7, wherein the crystalline polymer is an ionomer copolymer of ethylene, methacrylic acid and methacrylic acid salt. 제7항에 있어서, 결정폴리머가 에틸렌, 비닐아세테이트와 글리시딜메타크릴레이트의 터폴리머로 되는 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition according to claim 7, wherein the crystalline polymer is a terpolymer of ethylene, vinyl acetate and glycidyl methacrylate. 제7항에 있어서, 중량부 100의 결정폴리머와 중량부 50 내지 150의 카본블랙으로 이루어진 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 7, wherein the conductive polymer composition comprises 100 parts by weight of a crystalline polymer and 50 parts by weight to 150 parts of carbon black. 제1항에 있어서, 중량부 100의 결정폴리머와 중량부 50 내지 120의 카본블랙으로 이루어진 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 1, wherein the conductive polymer composition comprises 100 parts by weight of crystalline polymer and 50 parts by weight of carbon black. 제19항에 있어서, 중량부 100의 결정폴리머와 중량부 내지 120의 카본블랙으로 이루어진 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition according to claim 19, wherein the conductive polymer composition is composed of 100 parts by weight of crystalline polymer and 120 parts by weight of carbon black. 제20항에 있어서, 중량부 100의 결정폴리머와 중량부 40 내지 110의 카본블랙으로 이루어진 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 20, wherein the conductive polymer composition comprises 100 parts by weight of crystalline polymer and 40 to 110 parts by weight of carbon black. 제26항에 있어서, 중량부 100의 결정폴리머와 중량부 65 내지 85의 카본블랙으로 이루어진 도전성 폴리머 조성물.27. The conductive polymer composition according to claim 26, wherein the conductive polymer composition comprises 100 parts by weight of crystalline polymer and 65 to 85 parts by weight of carbon black. 제21항에 있어서, 중량부 100의 결정폴리머와 중량부 60 내지 120의 카본블랙으로 이루어진 도전성 폴리머 조성물.22. The conductive polymer composition according to claim 21, wherein the conductive polymer composition comprises 100 parts by weight of crystalline polymer and 60 parts by weight of carbon black. 제28항에 있어서, 중량부 100의 결정폴리머와 중량부 70 내지 100의 카본블랙으로 이루어진 도전성 폴리머 조성물.29. The conductive polymer composition according to claim 28, wherein the conductive polymer composition comprises 100 parts by weight of crystalline polymer and 70 parts by weight of carbon black. 제22항에 있어서, 중량부 100의 결정폴리머와 중량부 60 내지 120의 카본블랙으로 이루어진 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 22, wherein the conductive polymer composition is composed of 100 parts by weight of crystalline polymer and 60 to 120 parts by weight of carbon black. 제30항에 있어서, 중량부 100의 결정폴리머와 중량부 70 내지 100의 카본블랙으로 이루어진 도전성 폴리머 조성물.31. The conductive polymer composition according to claim 30, wherein the conductive polymer composition comprises 100 parts by weight of a crystalline polymer and 70 parts by weight of carbon black. 제1항에 있어서, 조성물 -40℃와 절합온도 Ts사이의 온도에서 많아야 100Ω-cm의 용적저항을 갖게 한 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 1 having a volume resistivity of at most 100 Ω-cm at a temperature between the composition -40 ° C and the bonding temperature Ts. 제32항에 있어서, 조성물 -40℃와 절합온도 Ts사이의 온도에서 많아야 50Ω-cm의 용적저항을 갖게 한 도전성 폴리머 조성물.33. The conductive polymer composition of claim 32 having a volume resistivity of at most 50Ω-cm at a temperature between the composition -40 deg. 제33항에 있어서, 조성물 -40℃와 절합온도 Ts사이의 온도에서 많아야 20Ω-cm의 용적저항을 갖게 한 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 33 having a volume resistivity of at most 20Ω-cm at a temperature between the composition -40 ° C and the bonding temperature Ts. 제34항에 있어서, 조성물 -40℃와 절합온도 Ts사이의 온도에서 많아야 10Ω-cm의 용적저항을 갖게 한 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 34, having a volume resistivity of at most 10 Ω-cm at a temperature between the composition -40 ° C. and the bonding temperature Ts. 제32항에 있어서, 조성물이 1000Ω-cm 이상의 피크저항을 갖게 한 도전성 폴리머 조성물.33. The conductive polymer composition of claim 32, wherein the composition has a peak resistance of at least 1000? -Cm. 제36항에 있어서, 조성물이 5000Ω-cm 이상의 피크저항을 갖게 한 도전성 폴리머 조성물.37. The conductive polymer composition of claim 36, wherein the composition has a peak resistance of 5000? -Cm or more. 제37항에 있어서, 조성물이 적어도 10,000Ω-cm 이상의 피크저항을 갖게 한 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 37 wherein the composition has a peak resistance of at least 10,000 Ω-cm or greater. 제38항에 있어서, 조성물이 적어도 50,000Ω-cm의 피크저항을 갖게 한 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 38 wherein the composition has a peak resistance of at least 50,000 Ω-cm. 제1항에 있어서, 카본블랙 대 결정폴리머의 용적비가 0.15 대 0.65로 한 도전성 폴리머.The conductive polymer according to claim 1, wherein the volume ratio of carbon black to crystalline polymer is 0.15 to 0.65. 제1항에 있어서, m2/g에서 카본블랙의 표면적 S와 카본블랙의 평균입자 직경 D로 되는 S/D의 관계가 많아야 10으로 되는 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition according to claim 1, wherein the relationship between the surface area S of carbon black and the average particle diameter D of carbon black at m 2 / g is at most 10. 제41항에 있어서, S/D×카본블랙의 용적/폴리머소자의 용적이 많아야 1이 되게 한 도전성 폴리머 조성물.42. The conductive polymer composition according to claim 41, wherein the volume of the S / D x carbon black is at most 1. 제1항에 있어서, 많아야 약 180℃의 절환온도 Ts를 갖게 한 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 1 having a switching temperature Ts of at most about 180 ° C. 제43항에 있어서, 많아야 약 130℃의 절환온도 Ts를 갖게 한 도전성 폴리머 조성물.44. The conductive polymer composition of claim 43 having a switching temperature Ts of at most about 130 ° C. 제44항에 있어서, 많아야 약 100℃의 절환온도 Ts를 갖게 한 도전성 폴리머 조성물.45. The conductive polymer composition of claim 44 having a switching temperature Ts of at most about 100 &lt; 0 &gt; C. 제1항에 있어서, 도전성 폴리머가 교차결합가능하게 한 도전성 폴리머 조성물.The conductive polymer composition of claim 1, wherein the conductive polymer is crosslinkable. 도전성 폴리머 조성물을 제조하는 방법에 있어서, 1) a) 10 내지 98%의 결정을 가진 폴리머와 b) 80 내지 110밀리미크론으로 되는 평균입자 크기 D와, 110 내지 1400cc/100g의 DBP 흡수기능을 가지는 카본블랙을 제조하는 단계와, 2) 폴리머소자내에 카본블랙을 분산한 조성물을 카본블랙을 조성물 소자내에 분산시키고 동시에 폴리머소자를 용융시키는 방식을 제조하는 단계와, 3) 조성물을 용융 성형하는 단계와, 4) 용융 성형된 조성물을 교차결합시키는 단계들로 이루어지게 한 도전성 폴리머 조성물을 제조하는 방법.A process for preparing a conductive polymer composition, comprising: 1) a polymer having a crystal of 10 to 98%, b) an average particle size D of 80 to 110 milli microns and a DBP absorption of 110 to 1400 cc / 100 g. Preparing carbon black; and 2) preparing a method of dispersing the carbon black in the polymer device into the composition device and simultaneously melting the polymer device; and 3) melt molding the composition. And 4) a step of crosslinking the melt-molded composition. 도전성 폴리머 조성물을 제조하는 방법에 있어서, 1) a) 10 내지 98%의 결정을 가진 폴리머소자와, b) 80 내지 110밀리미크론으로 되는 평균입자 크기 D와 110 내지 140cc/100g의 DBP 흡수기능을 가지는 카본블랙을 제조하는 단계와, 2) 폴리머소자내에 카본블랙을 분산시킨 조성물이 폴리머소자를 용융시키는 방식을 제조되게 한 단계와, 3) 조성물을 용융 성형하는 단계와, 4) 조성물을 열처리하는 단계들로 이루어 도전성 폴리머 조성물을 제조하는 방법.A method of preparing a conductive polymer composition, comprising: 1) a) a polymer element having a crystal of 10 to 98%, b) an average particle size D of 80 to 110 milli microns and a DBP absorption function of 110 to 140 cc / 100 g. Step of preparing carbon black, 2) making a composition in which the carbon black dispersed in the polymer device is melted, 3) melt molding the composition, 4) heat-treating the composition A method of making a conductive polymer composition. 제48항에 있어서, 용융성형된 조성물이 열처리 이후 조사에 의하여 교차결합되게 한 도전성 폴리머 조성물을 제조하는 방법.The method of claim 48, wherein the melt-molded composition is crosslinked by irradiation after heat treatment. 제48항에 있어서, 용융성형된 조성물이 적어도 하나이상의 퍼옥사이드 개시제를 이용하여 화학적 교차결합되게 한 도전성 폴리머 조성물을 제조하는 방법.The method of claim 48, wherein the melt-molded composition is allowed to chemically crosslink using at least one peroxide initiator. 제48항에 있어서, 용융성형된 조성물이 실란 교차결합으로 교차결합되게 한 도전성 폴리머 조성물을 제조하는 방법.The method of claim 48, wherein the melt-molded composition is crosslinked by silane crosslinking. 제48항에 있어서, 용융성형된 조성물이 적어도 한시간이상 동안 그의 저항이 100Ω-cm 및 피크저항 사이에 있게하는 온도로 외부가열에 의해 조성물상태로 유지시키므로 열처리되게 하여, -40℃ 및 Ts사이의 적어도 하나이상 온도에서의 저항이 열처리된 동일온도에서의 조성물 저항보다 0.5 내지 2.0배되게 한 열처리 조성물을 제공하는 도전성 폴리머 조성물을 제조하는 방법.49. The method of claim 48, wherein the melt-molded composition is heat treated to maintain the composition by external heating at a temperature such that its resistance is between 100 Ω-cm and peak resistance for at least one hour, between -40 ° C and Ts. A method of making a conductive polymer composition that provides a heat treatment composition wherein the resistance at least one or more temperatures is 0.5 to 2.0 times greater than the composition resistance at the same temperature that was heat treated. 제48항에 있어서, 용융성형된 조성물이 가열 즉, Ts 및 (Ts+50)℃ 사이의 온도에 조성물을 유지시키도록 적어도 1분이상동안 충분한 전류를 그를 통과하여 흐르도록 하므로 이루어진 전기저항 가열에 의하여 열처리되어, -40℃ 및 Ts사이의 적어도 하나이상의 온도에서 저항이 열처리된 동일온도에서의 조성물 저항보다 0.5 내지 2.0배 되게 한 열처리조성물을 제공하게 한 도전성 폴리머 조성물을 제조하는 방법.49. The electrical resistance heating of claim 48, wherein the melt-molded composition is allowed to flow through it sufficient current for at least one minute to maintain the composition at a temperature between Ts and (Ts + 50) ° C. Heat-treated to provide a heat-treatment composition such that at a temperature of at least one temperature between -40 ° C. and Ts, the resistance is 0.5 to 2.0 times greater than the composition resistance at the same temperature that was heat-treated. 도전성 폴리머 조성물을 제조하는 방법에 있어서, 1) a) 10 내지 98%의 결정을 가진 폴리머와, b) 80 내지 110밀리미크론으로 되는 평균입자+크기 D와 110 내지 140cc/100g의 DBP 흡수기능을 가지는 카본블랙을 제조하는 단계와, 2) 폴리머소자내에 카본블랙을 분산시킨 조성물이 폴리머소자내에 카본블랙을 분산시키는 동시에 폴리머소자를 용융시키는 식으로 제조되게 하는 단계와, 3) 조성물을 용융 성형하는 단계들로 이루어지고 단계 (2) 및 (3)에서 사용된 전체에너지가 1 내지 300hp·hr·ft-2으로 되게 한 도전성 폴리머 조성물을 제조하는 방법.A method of preparing a conductive polymer composition, comprising: 1) a) a polymer having a crystal of 10 to 98%, b) an average particle plus size D of 80 to 110 milli microns and a DBP absorption of 110 to 140 cc / 100 g. (B) preparing carbon black having a carbon black, 2) dispersing the carbon black in the polymer device and dissolving the carbon black in the polymer device, and melting the polymer device; and 3) melt molding the composition. A process for producing a conductive polymer composition consisting of steps and wherein the total energy used in steps (2) and (3) is from 1 to 300 hp · hr · ft −2.
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