NO167430B - Varmkrympbar anordning av ptc-ledende polymer. - Google Patents
Varmkrympbar anordning av ptc-ledende polymer. Download PDFInfo
- Publication number
- NO167430B NO167430B NO863915A NO863915A NO167430B NO 167430 B NO167430 B NO 167430B NO 863915 A NO863915 A NO 863915A NO 863915 A NO863915 A NO 863915A NO 167430 B NO167430 B NO 167430B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- component
- heat
- shrinkable
- conductive polymer
- cross
- Prior art date
Links
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 49
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 18
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 18
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 12
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 description 9
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 5
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 4
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- QLZJUIZVJLSNDD-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methylidenebutanoyloxy)ethyl 2-methylidenebutanoate Chemical compound CCC(=C)C(=O)OCCOC(=O)C(=C)CC QLZJUIZVJLSNDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000339 Marlex Polymers 0.000 description 1
- 239000004708 Very-low-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 229920006244 ethylene-ethyl acrylate Polymers 0.000 description 1
- 239000005042 ethylene-ethyl acrylate Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 229920006178 high molecular weight high density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000013521 mastic Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229920001866 very low density polyethylene Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
- H01C7/027—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient consisting of conducting or semi-conducting material dispersed in a non-conductive organic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C61/00—Shaping by liberation of internal stresses; Making preforms having internal stresses; Apparatus therefor
- B29C61/06—Making preforms having internal stresses, e.g. plastic memory
- B29C61/0608—Making preforms having internal stresses, e.g. plastic memory characterised by the configuration or structure of the preforms
- B29C61/0625—Preforms comprising incorporated or associated heating means
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
- H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
- H05B3/146—Conductive polymers, e.g. polyethylene, thermoplastics
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S174/00—Electricity: conductors and insulators
- Y10S174/08—Shrinkable tubes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
- Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Insulating Bodies (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
- Cable Accessories (AREA)
- Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
Denne oppfinnelse angår en varmkrympbar elektrisk anordning som omfatter et PTC-ledende polymermateriale.
Ledende polymerer er velkjente. De inneholder et par-tikkelformig, ledende fyllstoff som er dispergert i eller på annen måte fastholdes av en organisk polymer. De kan benyttes i kretser hvor det går strøm gjennom dem, f.eks. i varme-elementer og kretsløpbeskyttende anordninger, og for slike anvendelser kan de oppvise hva som er kjent som PTC-adferd (PTC = positive temperature coefficient) eller ZTC-adferd (ZTC =zero temperature coefficient). Betegnelsen "PTC-adferd" eller betegnelsen "PTC-egenskaper" benyttes i faget, og likeledes i denne beskrivelse, for å kjennetegne et materiale som i driftstemperaturområdet har en R^-verdi på minst 2,5 eller en R^Q^-verdi på minst 10, fortrinnsvis begge deler,
og som fortrinnsvis har en R^Q-verdi på minst 6, idet R^
er forholdet mellom resistivitetene ved slutten og begynnelsen av det temperaturområde på 14°C som oppviser den største økning i resistiviteten, mens R-^q<q> er forholdet mellom resistiviteten ved slutten og begynnelsen av det temperaturområde på 100°C som oppviser den største økning i resistiviteten og R-jQ er forholdet mellom resistivitetene ved slutten og begynnelsen av det temperaturområde på 30°C som oppviser den største økning i resistiviteten. Betegnelsen "ZTC-adferd" eller "ZTC-egenskaper" benyttes i faget, og likeledes i denne beskrivelse, for å kjennetegne et materiale som ikke oppviser PTC-adferd (PTC-egenskaper) i driftstemperaturområdet. Betegnelsen benyttes således slik at den innbefatter materialer som i anordningens driftstemperaturområde, f.eks. i området fra 0°C til 100°C, (a) ikke oppviser noen vesentlig endring i resistiviteten, (b) oppviser en vesentlig økning i resistiviteten men fortsatt ikke har en R,.-verdi eller R,-verdi
14 100
som ovenfor angitt, eller (c) oppviser en vesentlig minsk-ning i resistiviteten [ofte betegnet NTC-adferd (NTC = nega-tive temperature coefficient) ]. Disse materialer kan oppvise PTC-adferd ved temperaturer over driftstemperaturområdet.
Publikasjoner som beskriver ledende polymermaterialer og anordninger inneholdende slike, innbefatter US patentskrifter nr. 2,952,761, 2,978,665, 3,243,753,
3,351,882, 3,571,777, 3,757,086, 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, 4,177,376, 4,177,446, 4,188,276, 4,237,441, 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, 4,327,351, 4,330,704, 4,334,351, 4,352,083, 4,361,799, 4,388,607, 4,398,084, 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, and 4,560,498 ,
J. Applied Polymer Science jL9, 813-815 (1975), Klason og Kubat; Polymer Engineering and Science 18, 649-653 (1978), Narkis et al, og europeiske patentsøknader nr. 38,713, 38,714, 38,718, 74,281, 92,406, 119,807, 133,748, 134,145, 144,187, 157,640, 158,410, 175,550 og 176,284.
Anordninger av særlig interesse er varmkrympbare artikler som omfatter ledende polymerelementer og som kan krympes, f.eks. rundt en telefonkabelskjøt,ved at det ledes strøm gjennom den ledende polymer, hvorved den varmemengde genereres som er nødvendig for å avstedkomme krymping. Slike anordninger kan omfatte et PTC-ledende polymerelement som regulerer opp-varmningsprosessen, slik at overopphetning ikke kan finne sted. Det henvises f.eks. til US patentskrifter nr. 4 223 209, 4 330 703 og 4 421 582, og til britisk patentskrift nr. 1 2 65 194. Som det er velkjent i faget, kan en polymer gjenstand gjøres varmkrympbar ved at den tverrbindes, den tverrbundne gjenstand deformeres ved en temperatur over dens smeltepunkt, og gjenstanden avkjøles i den deformerte tilstand,
se f.eks. US patentskrift nr. 3 086 242, 2 027 962, 3 086 242, 3 253 618, 3 253 619, 3 379 218, 3 455 336 og 3 770 556. Uheldigvis forholder det seg imidlertid slik at når en tverrbundet PTC-ledende polymer strekkes, avtar økningen i resi-stivitet rundt utkoblingstemperaturen Tg (T = switching temperature). I mange tilfeller vil det skje at dersom en tverrbundet PTC-ledende polymer strekkes mer enn 2X (dvs.
to ganger dens opprinnelige dimensjon), vil den ledende polymer opphøre å oppvise en økning i resistiviteten som gir ade-kvat sikring mot ukontrollert oppvarmning, f.eks. opphøre å oppvise PTC-adferd som ovenfor definert. Oppfinnerne bak US patentskrifter nr. 4 177 446 og 4 223 209 har forsøkt å eliminere denne ulempe ved hjelp av en oppvarmningsanordning av PTC-ledende polymer som er forsynt med åpninger og som kan undergå dimensjonelle endringer ved at det skjer endringer i åpningenes form, og som er festet til en ikke-ledende, varmkrympbar gjenstand. Dette er en interessant løsning, men den lider av den mangel at oppvarmningsanordningen ikke gir noen beskyttelse mot fuktighet, osv. etter krympningen.
Det har nu vist seg at disse mangler og ulemper kan elimineres ved at man bringer sammen (i) et PTC-ledende polymerelement som oppviser lite eller ingen tverrbinding, og (ii) et varmkrympbart element som fortrinnsvis er sammensatt av en ledende polymer som oppviser en relativt høy grad av tverrbinding.
Med oppfinnelsen tilveiebringes det således en varmkrympbar anordning omfattende: (1) en første bestanddel som er varmkrympbar, og som er dannet av en tverrbundet, ledende polymer, (2) en andre bestanddel som er av en ledende polymer, og som oppviser PTC-adferd, og (3) elektroder som kan være forbundet med en strøm-kilde,
idet elektrodene og den første og den andre bestanddel er slik at når elektrodene forbindes med en strømkilde, vil det gå strøm gjennom den første og den andre bestanddel, slik at anordningen krymper.
Den nye varmkrympbare anordning er særpreget ved at den andre bestanddel oppviser minst ett av de følgende karakteristika:
(a) den er i det vesentlige fri for tverrbinding,
(b) den er blitt tverrbundet ved bestråling med en dose som er mindre enn 6 Mrad, fortrinnsvis mindre enn 3 Mrad, (c) når den første bestanddel er blitt tverrbundet ved bestråling, er den andre bestanddel blitt tverrbundet ved bestråling med en dose som er minst 2 Mrad lavere, fortrinnsvis minst 5 Mrad lavere, enn dosen benyttet for å tverrbinde den første bestanddel,
(d) den har en M^QQ-verdi ved en temperatur 15°C
høyere enn dens krystallinske smeltetemperatur som er høyst 0,65 ganger M^gn-verdien, ved den samme temperatur, for en prøve av det samme materiale som (i) har en tykkelse på 1,016 mm og (ii) er blitt bestrålet på en overflate med en 2,7 MeV elektronstråle til en dose på 10 Mrad.
Foretrukne anordninger omfatter en tredje bestanddel som er varmkrympbar, og som er av en tverrbundet, ledende polymer, idet den andre bestanddel er adskilt fra elektrodene ved hjelp av henholdsvis den første og den tredje bestanddel, slik at strømmen vil gå i rekkefølge gjennom den første, andre og tredje bestanddel. Dette sikrer at den varme sone som opp-står i PTC-elementet når anordningen er i drift, ikke blir liggende nær en elektrode og således i betydelig grad reduserer muligheten for buedannelse eller en elektrisk kortslutning når anordningen krymper. Ved utnyttelse av den foreliggende oppfinnelse er det mulig å fremstille varmkrympbare anordninger som oppviser overraskende høye krympeforhold, f.eks. krympeforhold på minst 2 eller 3 eller sågar mer.
De nye anordninger er særlig anvendelige for å dekke
et substrat, f.eks. en skjøt mellom telefonkabler eller andre kabler. Anordningen anbringes inn mot substratet og forbindes deretter med en egnet strømkilde, slik at den selvopp-varmes og krymper mot substratet.
De varmkrympbare anordninger ifølge oppfinnelsen kan ha en hvilken som helst utformning, men de er fortrinnsvis laminære varmkrympbare anordninger som omfatter sammenhen-gende, og fortrinnsvis kontinuerlige (dvs. uten åpninger), ledende polymerlag, og oppfinnelsen vil i det vesentlige bli beskrevet i forbindelse med slike anordninger. Uttrykket "laminær" er ment å skulle gjelde enhver anordning som har to dimensjoner som er meget større enn den tredje dimensjon. Således kan en laminær anordning være plan, men den kan også f.eks. ha ringformet tverrsnitt. De laminære anordninger ifølge oppfinnelsen fremstilles fortrinnsvis i form av flek-sible, plane artikler som kan anvendes f.eks. ved at de vikles rundt et substrat som skal dekkes, hvoretter de påviklede ender festes og artikkelen tilføres strøm, slik at den krymper mot substratet. Den krympede artikkel kan bringes i di-rekte kontakt med substratet eller i indirekte kontakt med dette, f.eks. via et mellomlag som kan være et varmefølsomt lag, f.eks. av et klebemiddel eller en mastiks.
I de nye anordninger må bestanddelene selvfølgelig velges slik at den ønskede krymping kan finne sted. I den utstrekning bestanddelene festes til hverandre før de varmkrympbare lag gjøres varmkrympbare, må de på tilsvarende måte velges slik at den ønskede grad av varmkrympbarhet kan bibringes dem. Foretrukne elektroder er slike som kan endre form, slik at de tilpasser seg krympingen (og, om nødvendig, utvider seg), og de er spesielt gjennomhullede elektroder som kan endre form under krympingen ved at hullenes eller åpningenes form endres, f.eks. utvidede metalldukelektroder, gjennomhullede metallfolieelektroder og vevede metallelek-troder. Imidlertid kan også stive elektroder benyttes, forut-satt at krympningen finner sted i det vesentlige vinkelrett på elektrodens store dimensjon(er). De ledende polymerer må også omhyggelig velges slik at anordningen vil nå den eller de varmkrympbare bestanddelers krympningstemperatur og vil opprettholde en slik temperatur mens en tilstrekkelig krymping finner sted. Krympingen av varmkrympbare polymere artikler begynner vanligvis ved omtrent polymerens krystallinske smeltepunkt, men det er ønskelig å oppnå noe høyere temperaturer, f.eks. temperaturer som er minst 5°C høyere, for å sikre tilstrekkelig krympning i løpet av en rimelig tid (si f.eks. i løpet av mindre enn 5 minutter). Utkoblingstemperaturen (Tg) for en PTC-ledende polymer er vanligvis litt lavere enn det krystallinske smeltepunkt, ennskjønt en godt konstruert anordning som inneholder en PTC-ledende polymer, kan ha en Tg som er høyere enn den ledende poly-mers egen T , slik det er forklart f.eks. i US patentskrifter nr. 4 017 715 og 4 177 376. Følgelig er det vanskelig å oppnå høye krympeforhold når alle de varmkrympbare bestanddeler er basert på den samme polymer som PTC-bestanddel. Det foretrekkes derfor at minst én av de varmkrympbare bestanddeler omfatter en første krystallinsk polymer, og at PTC-bestanddelen omfatter en andre krystallinsk polymer hvis krystallinske smeltepunkt ligger høyere, fortrinnsvis minst 5°C høyere, f.eks. 5-20°C høyere, enn det krystallinske smeltepunkt for den første krystallinske polymer. Orientering av en tverrbundet PTC-ledende polymer (som vil finne sted når en slik ledende polymer gjøres varmkrympbar) reduserer størrelsen av den økning i resistiviteten som finner sted ved oppvarmning, og spesielt ved høyere utvidelsesforhold på 2X eller mer kan orientering resultere i et varmkrympbart element som ikke lenger oppviser PTC-adferd men snarere ZTC-adferd. Oppfinnelsen innbefatter anordninger som omfatter varmkrympbare bestanddeler som oppviser PTC-adferd, selv når de er strukket, og varmkrympbare bestanddeler som oppviser ZTC-adferd og er blitt oppnådd ved strekking av bestanddeler som oppviser PTC-adferd. Imidlertid er der fare for at slike bestanddeler, når de krymper, på ny vil oppvise PTC-adferd som vil få dem til å hemme strømgjennomgang på en uønsket måte, spesielt dersom de omfatter en krystallinsk polymer hvis smeltepunkt er lavere enn smeltepunktet for den krystallinske polymer i PTC-bestanddelen. Det foretrekkes derfor at minst én av de varmkrympbare bestanddeler er av en ledende polymer som oppviser ZTC-adferd i den krympede eller ikke-strukkede tilstand.
For en fagmann på området vil det ikke være vanskelig ut fra hans kunnskaper og den foreliggende beskrivelse, å velge ut egnede ledende polymerer for utøvelse av oppfinnelsen. Egnede materialer innbefatter dem som er beskrevet i EP patentsøknad nr. 8630244 (publ. nr. 197759), hvilke omfatter en smeltebearbeidbar polymer, spesielt polyethylen, med en vektsmidlere molekylvekt Mw, på minst 150 000, fortrinnsvis 150 000-400 000. Disse materialer oppviser utmerkede fysiske egenskaper, selv ved forhøyede temperaturer og selv når de oppviser liten eller ingen tverrbinding, hvilket gjør dem særlig velegnede for bruk i den andre bestanddel. Andre egnede materialer er beskrevet i europeiske patentpublikasjoner nr. 153 199 og 157 640, hvor det beskrives polymerer, spesielt sintrede polymerer, med en molekylvekt Mw som er høyere enn 3 millioner.
Det er viktig at den PTC-ledende polymer i den andre bestanddel er fri for tverrbinding eller oppviser en relativt liten grad av tverrbinding, slik at bestanddelen gir den nødvendige temperaturkontroll selv etter strekking. Jo større det utvidelsesforhold er som benyttes for å gjøre anordningen varmkrympbar, jo mindre er den tillatelige grad av tverrbinding. Oppfinnelsen er spesielt anvendelig når utvidelsesfor-holdet er større enn 3X, spesielt mer enn 4X.
De nye anordninger lar seg fremstille ganske enkelt ved at de forskjellige bestanddeler lamineres sammen, idet de ledende polymerbestanddeler allerede oppviser en ønsket grad av tverrbinding (eller, i den andre bestanddel,, ingen tverrbinding), og laminatet deretter underkastes en behandling som gjør det varmkrympbart. Ved denne fremgangsmåte kan hver av bestanddelene være tilstede (før lamineringen) som et separat element. Alternativt kan to eller flere av de ledende polymerbestanddeler være tilstede som ett enkelt element som er blitt fremstilt ved selektiv tverrbinding av et laminat av to eller flere elementer. Slik selektiv tverrbinding kan oppnåes ved hjelp av strålingstverrbindings-midler eller strålingstverrbindingsinhibitorer i de passende lag, og/eller ved bruk av lavenergistråling rettet mot den ene overflate eller begge overflater av en plate av ledende polymer, slik at tverrbindingstettheten blir vesentlig høyere i platens midtparti.
Et mål på graden i hvilken en ledende polymer er blitt tverrbundet, er dens M^QQ-verdi over dens smeltepunkt. Den andre bestanddel har fortrinnsvis en M^gn-verdi ved en temperatur 15°C over dens krystallinske smeltetemperatur som er høyst 0,65 ganger, spesielt høyst 0,5 ganger, M^QQ-verdien ved den samme temperatur for en prøve av det samme materiale som har en tykkelse på 1,016 mm, og som er blitt bestrålt på en overflate med en 2,7 MeV elektronstråle til en dose på 10 Mrad. M^ng-verdiene som det her refereres til, bestemmes ved hjelp av en dynamisk-modul-test som utføres ved en temperatur som er 15°C høyere enn materialets krystallinske smeltetemperatur. Ved denne test måles den kraft som kreves for å forlenge en prøve av bestanddelen med 100% (eller til brudd, dersom 100% forlengelse ikke kan opnåes). Merker i en avstand av 2,54 cm fra hverandre avsettes i den midtre seksjon av et hundebenformet prøvestykke (lengde 101,6 mm, tykkelse 1,016 mm, midtpartiets bredde 3,175 mm, lengden benyttet for testen 38,1 mm) og prøvestykket ble strukket ved en temperatur som var 15°C høyere enn materialets krystallinske smeltetemperatur med en hastighet av 50,8 mm pr. minutt
(R)
i en Instron ^ varraekasse. Belastningen ved 100% forlengelse måles, og M^g-verdien beregnes så ut fra uttrykket
Anordningene ifølge oppfinnelsen er vanligvis omgitt av et lag av elektrisk isolasjon som ikke hindrer krympning av anordningen, og som fortrinnsvis selv er varmkrympbart.
Det henvises nu til tegningen, hvor figurene 1 og
2 viser en varmkrympbar, laminert anordning som omfatter en første ekspanderte metallelektrode 1, et kontinuerlig, varmkrympbart lag 2 av en tverrbundet ledende polymer som oppviser ZTC-adferd, et kontinuerlig, varmkrympbart lag 3 av en tverrbundet, ledende polymer, et kontinuerlig lag 4 av en ikke-tverrbundet, ledende polymer som oppviser PTC-adferd, et kontinuerlig, varmkrympbart lag 5 av en tverrbundet, ledende polymer, et kontinuerlig, varmkrympbart lag 6 av en tverrbundet, ledende polymer som oppviser ZTC-adferd, og en andre ekspandert metallelektrode 7.
Oppfinnelsen illustreres i det følgende eksempel,
som beskriver fremgangsmåten for fremstilling av en anordning ifølge oppfinnelsen. Metoden vil kunne benyttes f.eks. for fremstilling av anordningen vist på figurene 1 og 2, hvor lag 3, 4 og 5 utgjøres av ett enkelt PTC-lag.
Eksempel
Først ble materialene i anordningens bestanddeler fremstilt som følger: A) Isolasjonsmateriale (ikke vist på figurene 1 og 2)
97,0 vekt% "DEFD 1225" (lineært polyethylen med meget lav densitet fra Union Carbide.
2,0 vekt% "Statex MT" (carbon black fra Columbian
Chemical Corp.)
1,0 vekt% antioxydasjonsmiddel
B) Elektrodeduk (element 1 på figurene 1 og 2)
"10-AL-lO 575" (fra Delker Corporation)
Duken har en tykkelse på 0,2 54 mm. Likeledes har hver av strengene i duken en bredde på 0,254 mm. Duken har 12 spalter pr. tomme.
C) ZTC-materiale (for elementene 2 og 6 på fig. 1 og 2)
20,0 vekt% "Ketjenblack 300J" (carbon black fra Akzo
Chemie)
79,0 vekt% "DPD 6169" (ethylen-ethylacrylat fra Union Carbide)
1,0 vekt% antioxydasjonsmiddel
D) PTC-materiale (for elementer 3, 4 og 5 på fig..1 og 2)
41,0 vekt% "Statex GH" (carbon black fra Columbian
Chemical Corp.)
58,0 vekt% "Marlex HXM 50100" (høymolekylært polyethylen med høy densitet fra Phillips)
1,0 vekt antioxydasjonsmiddel.
Det benyttede antioxydasjonsmiddel var en oligomer av 4,4-thio-bis-(3-methyl-6-t-butyl-fenol) med en midlere polymerisa-sjonsgrad på 3-4, som er beskrevet i US patentskrift nr. 3 986 981.
Samtlige polymermaterialer ble fremstilt under anvendelse av en Banbury-blander og påfølgende anvendelse av en pelletdannende ekstruder.
Deretter ble polymermaterialene ekstrudert til plater (under anvendelse av en ekstruder med skruediameter på 63,5 mm og med en platedysebredde på 533,4 mm), idet isolasjonslaget ble ekstrudert ved 148,9-176,7°C, ZTC-laget ved 160,0-176,7°C og PTC-laget ved 193,3-232,2°C. PTC-materialet ble ekstrudert til plater med en tykkelse på 1,016 mm, mens ZTC-laget og isolasjonslaget hvert hadde en tykkelse på 0,889
mm. Det ble så fremstilt to laminater som hvert omfattet en plate av isolasjonsmaterialet, elektrodeduken og en plate av ZTC-materialet, idet elektrodeduken ble lagt mellom polymermaterialene. Lamineringen ble utført ved 2 04,4°C under anvendelse av en klemrulle som ble drevet med en hastighet på 3,048 m pr. minutt, og som utøvet en kraft på 172,4 kPa. Laminatene ble kjølt ved 0°C. De fremstilte laminater ble bestrålt fra en side med 2,7 MeV elektronståle til en dose på 8 Mrad. Platen av PTC-materiale ble bestrålet fra begge sider med en 175 KeV elektronstråle til en dose på 2 0 Mrad. Et andre lamineringstrinn ble så utført for å laminere den bestrålte PTC-plate mellom de to bestrålte, på forhånd fremstilte isolas jon/elek.trode/ZTC-laminater. Det andre lamineringstrinn ble utført ved 232,2°C under anvendelse av en klemrulle som ble drevet med en hastighet på 1,07 m pr. minutt, og som utøvet en kraft på 103,4 kPa. Det ferdige laminet ble kjølt ved 0°C. PTC-laget ble forvarmet til 100°C før lamineringsprosessen. Til slutt ble det fremstilte laminat utvidet for å gjøre det varmkrympbart. Utvidelsen ble foretatt under anvendelse av en ekspansjonsmaskin, idet laminatet ble tilført ekspansjonsmaskinen med en hastighet på 1,524
m pr. minutt og ble trukket ut fra ekspansjonsmaskinen med
en hastighet på 4,57 m pr. minutt. Laminatet ble forvarmet til 110,0°C før ekspansjonsprosessen ble utført.
Claims (9)
1. Varmkrympbar anordning omfattende (1) en første bestanddel som er varmkrympbar, og som er dannet av en tverrbundet, ledende polymer, (2) en andre bestanddel som er av en ledende polymer, og som oppviser PTC-adferd, og (3) elektroder som kan være forbundet med en strøm-
kilde ,
idet elektrodene og den første og den andre bestanddel er slik at når elektrodene forbindes med en strømkilde, vil det gå strøm gjennom den første og den andre bestanddel, slik at anordningen krymper,
karakterisert ved at den andre bestanddel oppviser minst ett av de følgende karakteristika: (a) den er i det vesentlige fri for tverrbinding, (b) den er blitt tverrbundet ved bestråling med en dose som er mindre enn 6 Mrad, fortrinnsvis mindre enn 3 Mrad, (c) når den første bestanddel er blitt tverrbundet ved bestråling, er den andre bestanddel blitt tverrbundet ved bestråling med en dose som er minst 2 Mrad lavere, fortrinnsvis minst 5 Mrad lavere, enn dosen benyttet for å tverrbinde den første bestanddel, (d) den har en M-^^-verdi ved en temperatur 15°C høyere enn dens krystallinske smeltetemperatur som er høyst 0,65 ganger M^QQ-verdien, ved den samme temperatur, for en prøve av det samme materiale som (i) har en tykkelse på 1,016 mm og (ii) er blitt bestrålet på en overflate med en 2,7 MeV elektronstråle til en dose på 10 Mrad.
2. Anordning ifølge krav 1,
karakterisert ved at den ytterligere omfatter (4) en tredje bestanddel som er dannet av en tverrbundet, ledende polymer, og som er varmkrympbar, og at den andre bestanddel er anordnet mellom den første bestanddel og. den tredje bestanddel, slik at når det ledes strøm mellom elektrodene, vil strømmen gå i rekkefølge gjennom den første bestanddel, den andre bestanddel og den tredje bestanddel.
3. Anordning ifølge krav 2,
karakterisert ved at den er varmkrympbar,
og ved at den første, andre og tredje bestanddel foreligger i form av kontinuerlige, laminære plater.
4. Anordning ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at den oppviser et krymp-ningsforhold på minst 2.
5. Anordning ifølge krav 1-4, karakterisert ved at den omfatter en varmkrympbar bestanddel som er sammensatt av en ledende polymer som har et første krystallinsk smeltepunkt, og som oppviser ZTC-adferd, og en andre bestanddel som oppviser PTC-adferd,
og som er sammensatt av en ledende polymer med et andre krystallinsk smeltepunkt som er minst 5°C høyere enn det første smeltepunkt.
6. Anordning ifølge krav 5,
karakterisert ved at det første smeltepunkt er 5-20°C høyere enn det første smeltepunkt.
7. Anordning ifølge krav 1-6, karakterisert ved at den omfatter, i rekke-følge, (a) en varmkrympbar plate som er sammensatt av en tverrbundet, ledende polymer, og som oppviser ZTC-adferd i den varmkrympbare tilstand og i den krympede tilstand, (b) en varmkrympbar plate som er sammensatt av en tverrbundet, ledende polymer, og som oppviser PTC-adferd i den krympede tilstand, (c) en varmkrympbar plate som er sammensatt av en i det vesentlige ikke-tverrbundet, ledende polymer, og som oppviser PTC-adferd i den varmkrympbare tilstand og i den krympede tilstand, (d) en varmkrympbar plate som er sammensatt av en tverrbundet, ledende polymer og som oppviser PTC-adferd i den krympede tilstand, og (e) en varmkrympbar plate som er sammensatt av en tverrbundet, ledende polymer, og som oppviser ZTC-adferd i den varmkrympbare tilstand og i den krympede tilstand.
8. Anordning ifølge krav 1-7, karakterisert ved at den er blitt fremstilt ved en fremgangsmåte ved hvilken man: (A) bestråler en plate av ledende polymer under slike betingelser at platen etter bestrålingen omfatter et indre lag som oppviser PTC-adferd og en relativt liten grad av tverrbinding, og to ytre lag som oppviser en relativt høy grad av tverrbinding, og (B) underkaster den bestrålte plate fra trinn (A) en behandling som gjør den varmkrympbar.
9. Anordning ifølge krav 1 - 8, karakterisert ved at den andre bestanddel er sammensatt av en ledende polymer som omfatter polyethylen med en molekylvekt på 150 000 - 400 000.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/784,288 US4743321A (en) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | Devices comprising PTC conductive polymers |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO863915D0 NO863915D0 (no) | 1986-10-02 |
| NO863915L NO863915L (no) | 1987-04-06 |
| NO167430B true NO167430B (no) | 1991-07-22 |
| NO167430C NO167430C (no) | 1991-10-30 |
Family
ID=25131974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO863915A NO167430C (no) | 1985-10-04 | 1986-10-02 | Varmkrympbar anordning av ptc-ledende polymer. |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4743321A (no) |
| EP (1) | EP0220003B1 (no) |
| JP (1) | JPS6293902A (no) |
| AT (1) | ATE50941T1 (no) |
| AU (1) | AU594379B2 (no) |
| BR (1) | BR8604825A (no) |
| CA (1) | CA1262467A (no) |
| DE (1) | DE3669458D1 (no) |
| DK (1) | DK473086A (no) |
| NO (1) | NO167430C (no) |
| NZ (1) | NZ217791A (no) |
| ZA (1) | ZA867571B (no) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5064997A (en) * | 1984-07-10 | 1991-11-12 | Raychem Corporation | Composite circuit protection devices |
| US5148005A (en) * | 1984-07-10 | 1992-09-15 | Raychem Corporation | Composite circuit protection devices |
| US5089688A (en) * | 1984-07-10 | 1992-02-18 | Raychem Corporation | Composite circuit protection devices |
| US4952438A (en) * | 1987-07-15 | 1990-08-28 | Firma RXS Schrumpftechnik-Carnituren GmbH | Heat-shrinkable envelope |
| US4952437A (en) * | 1987-07-15 | 1990-08-28 | Firma Rxs Schrumpftechnik-Garnituren Gmbh | Heat-shrinkable sleeve |
| BR8804625A (pt) * | 1987-09-09 | 1989-04-18 | Raychem As | Artigos;material polimerico condutor recuperavel por calor;e processo de revestimento de um substrato |
| US4907340A (en) * | 1987-09-30 | 1990-03-13 | Raychem Corporation | Electrical device comprising conductive polymers |
| US5166658A (en) * | 1987-09-30 | 1992-11-24 | Raychem Corporation | Electrical device comprising conductive polymers |
| WO1989003162A1 (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-06 | Raychem Corporation | Electrical device comprising conductive polymers |
| US4924074A (en) * | 1987-09-30 | 1990-05-08 | Raychem Corporation | Electrical device comprising conductive polymers |
| AU620579B2 (en) * | 1987-09-30 | 1992-02-20 | Raychem Corporation | Electrical device comprising conductive polymers |
| FR2627026A1 (fr) * | 1988-02-08 | 1989-08-11 | Kerboul Michel | Procede pour realiser l'etancheite entre un cable ou element analogue et une conduite externe recevant ce cable et bande composite pour la mise en oeuvre de ce procede |
| US4882466A (en) * | 1988-05-03 | 1989-11-21 | Raychem Corporation | Electrical devices comprising conductive polymers |
| US4950343A (en) * | 1988-09-08 | 1990-08-21 | Raychem Corporation | Method of cable sealing |
| US5174924A (en) * | 1990-06-04 | 1992-12-29 | Fujikura Ltd. | Ptc conductive polymer composition containing carbon black having large particle size and high dbp absorption |
| US5197595A (en) * | 1990-09-06 | 1993-03-30 | Coultas Jamie A | Flexible self-regulating heating pad for compressed gas cylinders |
| GB9107377D0 (en) * | 1991-04-08 | 1991-05-22 | Raychem Sa Nv | Environmental protection |
| DE59306823D1 (de) * | 1993-08-25 | 1997-07-31 | Abb Research Ltd | Elektrisches Widerstandselement und Verwendung dieses Widerstandselementes in einem Strombegrenzer |
| US5907273A (en) * | 1993-11-24 | 1999-05-25 | Rochester Gauges, Inc. | Linear positioning indicator |
| CN1094237C (zh) * | 1994-07-14 | 2002-11-13 | 苏吉克斯公司 | 单层及多层可变电压保护装置及其制作方法 |
| US6411191B1 (en) | 2000-10-24 | 2002-06-25 | Eaton Corporation | Current-limiting device employing a non-uniform pressure distribution between one or more electrodes and a current-limiting material |
| ITMI20021216A1 (it) * | 2002-06-05 | 2003-12-05 | Suntech S R L | Metodo per realizzazione su supporti non convenzionali termoresistente a bassa tensione e termoresistenze cosi' ottenute |
| US7015425B2 (en) * | 2003-04-22 | 2006-03-21 | B H Thermal Corporation | Gas cylinder warmer with variable wattage self regulating heater |
| US7026583B2 (en) * | 2004-04-05 | 2006-04-11 | China Steel Corporation | Surface mountable PTC device |
| US20150235744A1 (en) * | 2014-02-20 | 2015-08-20 | Fuzetec Technology Co., Ltd. | Pptc over-current protection device |
| WO2020005151A1 (en) * | 2018-06-25 | 2020-01-02 | Pelen Pte Ltd | Heating device and heating foil |
| DE102018220858A1 (de) | 2018-12-03 | 2020-06-04 | Eberspächer Catem Gmbh & Co. Kg | Elektrische Heizvorrichtung |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3861972A (en) * | 1970-08-24 | 1975-01-21 | Johnson & Johnson | Intravenous catheter |
| US4017715A (en) * | 1975-08-04 | 1977-04-12 | Raychem Corporation | Temperature overshoot heater |
| US4330703A (en) * | 1975-08-04 | 1982-05-18 | Raychem Corporation | Layered self-regulating heating article |
| FI64482C (fi) * | 1974-09-27 | 1983-11-10 | Raychem Corp | Vaermeaoterhaemtbar anordning och anordning av densamma foer en kabelskarv |
| US4421582A (en) * | 1975-08-04 | 1983-12-20 | Raychem Corporation | Self-heating article with deformable electrodes |
| US3971883A (en) * | 1975-09-12 | 1976-07-27 | National Distillers And Chemical Corporation | Silicone rubber-ethylene vinyl acetate adhesive laminates and preparation thereof |
| US4177446A (en) * | 1975-12-08 | 1979-12-04 | Raychem Corporation | Heating elements comprising conductive polymers capable of dimensional change |
| US4388607A (en) * | 1976-12-16 | 1983-06-14 | Raychem Corporation | Conductive polymer compositions, and to devices comprising such compositions |
| DE2832119A1 (de) * | 1977-07-25 | 1979-02-08 | Raychem Corp | Selbsterwaermbarer und waermerueckstellfaehiger gegenstand sowie verfahren zum aufbringen einer umhuellung auf einem gegenstand |
| US4223209A (en) * | 1979-04-19 | 1980-09-16 | Raychem Corporation | Article having heating elements comprising conductive polymers capable of dimensional change |
| US4445026A (en) * | 1979-05-21 | 1984-04-24 | Raychem Corporation | Electrical devices comprising PTC conductive polymer elements |
| US4400614A (en) * | 1980-05-19 | 1983-08-23 | Raychem Corporation | PTC Devices and their preparation |
| US4631098A (en) * | 1983-01-06 | 1986-12-23 | Raychem Limited | Heat-recoverable article |
| US4514620A (en) * | 1983-09-22 | 1985-04-30 | Raychem Corporation | Conductive polymers exhibiting PTC characteristics |
-
1985
- 1985-10-04 US US06/784,288 patent/US4743321A/en not_active Expired - Fee Related
-
1986
- 1986-10-02 NZ NZ217791A patent/NZ217791A/xx unknown
- 1986-10-02 NO NO863915A patent/NO167430C/no unknown
- 1986-10-02 AU AU63506/86A patent/AU594379B2/en not_active Ceased
- 1986-10-03 JP JP61236970A patent/JPS6293902A/ja active Pending
- 1986-10-03 DK DK473086A patent/DK473086A/da not_active Application Discontinuation
- 1986-10-03 BR BR8604825A patent/BR8604825A/pt unknown
- 1986-10-03 CA CA000519698A patent/CA1262467A/en not_active Expired
- 1986-10-03 AT AT86307651T patent/ATE50941T1/de not_active IP Right Cessation
- 1986-10-03 ZA ZA867571A patent/ZA867571B/xx unknown
- 1986-10-03 DE DE8686307651T patent/DE3669458D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1986-10-03 EP EP86307651A patent/EP0220003B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE50941T1 (de) | 1990-03-15 |
| AU6350686A (en) | 1987-04-09 |
| EP0220003A3 (en) | 1988-05-25 |
| NO167430C (no) | 1991-10-30 |
| DK473086A (da) | 1987-04-05 |
| EP0220003B1 (en) | 1990-03-14 |
| DK473086D0 (da) | 1986-10-03 |
| NO863915D0 (no) | 1986-10-02 |
| JPS6293902A (ja) | 1987-04-30 |
| NZ217791A (en) | 1988-11-29 |
| AU594379B2 (en) | 1990-03-08 |
| NO863915L (no) | 1987-04-06 |
| ZA867571B (en) | 1987-06-24 |
| US4743321A (en) | 1988-05-10 |
| DE3669458D1 (de) | 1990-04-19 |
| CA1262467A (en) | 1989-10-24 |
| BR8604825A (pt) | 1987-11-17 |
| EP0220003A2 (en) | 1987-04-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO167430B (no) | Varmkrympbar anordning av ptc-ledende polymer. | |
| US4700054A (en) | Electrical devices comprising fabrics | |
| US4223209A (en) | Article having heating elements comprising conductive polymers capable of dimensional change | |
| US4177446A (en) | Heating elements comprising conductive polymers capable of dimensional change | |
| US4845343A (en) | Electrical devices comprising fabrics | |
| EP0627748B1 (en) | Flat cable | |
| EP0243985B1 (en) | Method of making a recoverable composite structure | |
| CA1085127A (en) | Heat recoverable self-heating sealing article and method of sealing a splice therefrom | |
| EP0163508A2 (en) | Article for joining dimensionally recoverable parts | |
| US4318220A (en) | Process for recovering heat recoverable sheet material | |
| CA1129512A (en) | Self heating article with fabric electrodes | |
| CA1226343A (en) | Electrically heat-recoverable sleeve for branch cables | |
| US4532164A (en) | Heat-shrinkable article | |
| GB1569161A (en) | Expansible heater | |
| GB2141610A (en) | Laminar electric heaters | |
| NO177101B (no) | Varmegjenvinnbar artikkel som omfatter et elektrisk ledende polymermateriale | |
| CN100428374C (zh) | 正温度系数聚合物热敏电阻及其制造方法 | |
| GB1562086A (en) | Article with fabric electrodes | |
| JP3381869B2 (ja) | フラットケーブル | |
| EP0144187A1 (en) | Electrical devices comprising PTC elements | |
| CA1095962A (en) | Self heating article with fabric electrodes | |
| WO1993024300A1 (en) | Method of making an electroded laminated article | |
| DE4343166C2 (de) | Werkstoffbahn zum Herstellen einer insbesondere auf Kabelverbindungen und/oder Kabelabzweigungen aufschrumpfbaren Umhüllung | |
| DE2708504A1 (de) | Heizelemente | |
| JPS60262879A (ja) | 寸法的回復性部品の接合用物品 |