TW317689B - - Google Patents

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317689 A7 B7 經濟部t央標準局員工消費合作社印取 五、發明説明（1 ) 本發明領域 本發明係指正値溫度係數組合物，尤指適供鏡面自控加 熱線之該等組合物。 發明背景 技藝中熟知導電聚合物之電性常決定於包括其溫度等因 素；且很小部份之導電聚合物具習知正値溫度係數（正値 溫度係數）方式，即其電阻率在特定溫度或特定溫度範圍 内快速增値。所謂”轉移溫度”（轉移溫度）用指當快速增値 發生時之溫度。當增値在一溫度.範圍内發生（此爲通常情 況），則轉移溫度便設作當以電阻對數値爲γ軸對溫度作圖 時，在兩近直線部份（該區域前及後）延長線交又時之溫度 。正値溫度係數聚合物之電阻於溫度昇高至轉移溫度以上 時繼續增値，直到其達到最高點即稱爲尖峰電阻，而此時 '之溫度即稱爲尖峰溫度；而後電阻快速地或多或少降低。 具正値溫度係數性質之物質可用於多種應用，其中流經 迴路之電流大小乃以形成迴路元件之正値溫度係數組件溫 度加以控制。爲實用計，此意謂該物質之轉移溫度應介於 約-1 0 0 °C及約2 5 0 °C之間，且該物質低於轉移溫度之體積 電阻率應介於約2.5至1 0 5歐姆公分。正値溫度係數組件電 阻率之下限因此要求在高於轉移溫度以上之溫度時應使正 値溫度係數組件爲絕緣體；若低於轉移溫度之组件電阻率 爲低於2 . 5歐姆公分，則即使在轉移溫度附近及以上，電 阻率增加後仍不夠高。正値溫度係數組件電阻率之上限因 此要求在低於轉移溫度以下之溫度時應使正値溫度係數組 -4 - 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29·/公釐) ' I~.1-------批衣------ΐτ------.^- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 317689 · A7 B7 五、發明説明（2 ) 件爲導電體。這些在電阻率限制之實際功用爲可免去考量 具很高或很低負載導電充填物之導電聚合物。另一正値溫 度係數物質之實際要求爲高於轉移溫度後電阻增値應夠高 ，而使加熱線（或其他裝置）在溫度較有限增加時即可有效 地由導電體轉成電絕緣體器。此要求之方便表示方法爲該 物質應具Ri 4値至少爲2.0或Ri 00値至少爲6，且較佳之R3 〇 至少爲4，其中Ri 4値爲在電阻率顯現快速增値開始1 4 °C 範圍之終點比起點兩者電阻率之比値；而Ri 〇〇値爲在電阻 率顯現快速增値開始1 〇〇°C範圍之終點比起點兩者電阻率 之比値；而R3 Q値爲在電阻率顯現快速增値開始3 0 °C範圍 之終點比起卻點兩者電阻率之比値。另一許多正値溫度係 數物質之實際要求爲其在重覆承受熱循環後仍應持續保有 有效正値溫度係數性質及保持近乎不變之轉移溫度，所謂 熱循環包括將該物質由低於轉移溫度之溫度加熱至高於轉 移溫度但低於尖峰溫度之溫度後，而後冷卻至低於轉移溫 度之溫度。較優地尖峰電阻比轉移溫度時電阻之比値應至 少爲10 : 1。由上述可知所需性質之達成可由小心選擇充 填物及聚合物而可獲得有用正値溫度係數組合物。本發明 可降低消費者產品（如鏡面自控加熱線）之材料費用及延長 電池寿命。 過去技藝 具正値溫度係數性質之導電聚合物組合物及包含其之電 子裝置爲技藝中所熟知。可參見於如美國專利號：史麥克 (Smuckler)Si5,206,482，薛佛（Shafe)等氏之 5，181，006 -5- 衣紙張尺度適·用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ2ί>7公釐) 一 — II------批衣------1T------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 317689 ____B7 五、發明説明（3 ) ，葉馬達（Yamada)等氏之5, 174,924，薛佛（Shafe)等氏之 5,093,036，免考（van Konynenburg)等氏之 4,935,156，布 來克李（81&〇1416<186)等氏之4,818,439，索波李（5〇卩〇7)氏 之 4,591，700，史麥克（Smuckler)氏之 4,560,524，泰勒 (丁3乂1〇1")氏之 4,426,633，索波李（5〇卩〇7)氏之4,400,614, 托依（Toy)等氏之 4,388,607，免考（van Konynenburg)等氏 之 4,237,441，妙耳（Murer)等氏之 4,124,747，及麥耳（j Meyer)氏於1973年1 1月第六號之聚合物工程及科學第462 至468頁。 ‘上述專利需要晶態或半晶態聚合物而不像本發明之非晶 態聚合物。技藝中告知正値溫度係數組合物之晶態特性對 其自控方面而言爲重要的。此即，晶態熔溫度影響轉移溫 度及正値溫度係數性質存在之溫度範圍。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 可再參照美國專利號：尤（Au)等氏之4,857,880、免考 (van Konynenburg)等氏之 4,775,778、尤（Au)等氏之 4,727,417、賀斯馬（Horsma)等氏之 4,658,121、賀斯馬 (Horsma)等氏之 4,560,498、免考（van Konynenburg)等氏 之4,534,889、及雷茜（RayChem)公司之英國專利號 1,604,735 ° 這一組之專利需要交連聚合物而非像本發明之非交連聚 合物的聚合物。此組指明需要交連以增加極端重要的，，熱 區”聚合物之穩定，此即存在正値溫度係數性質之溫度範 圍。 授予史麥克（Smuckler)氏之美國專利號5, 198,639及授予 -6 - 本紙張尺度適用#@83豕標牟（CNS ) A4規格（21GX297公趁" 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（4 ) 迪普（Deep)等氏之美國專利號4,774,024揭示了分別包含” 聚合物基質"及”可聚合化成分”之组合物。除了聚合物成 份及導電填充物外，兩專利需額外加入非爲溶劑且保留在 正値溫度係數組合物之物質。史麥克（Smuckler)氏者在最 終正値溫度係數組合物中需要聚合物可溶單體可結晶化有 機化合物，其具特性結晶熔融溫度低於約150°F，該化合 物選自包含下列之族群中：飽和烯烴、有機酸及醇類。在 提供配方乾燥後形成之最終正値溫度係數組合物中不含本 發明所揭示單體有機化合物或任何相當之結晶性。迪普 (Deep)氏者額外需要成份有：電弧控制劑及潤滑劑或包含 有機矽化合物、硬脂酸酯類或鈦酸酯類之偶合劑。本發明 之組合物中皆無發現這些成份。 發明概述 本發明係正値溫度係數组合物，以組合物總重爲基準， 其包括1 0 - 3 0 %導電相、1 0 - 4 0 %之氣化並由順丁晞二酸 酐接枝之聚丙晞樹脂及8 0 - 3 0 %之足以溶化該樹脂之有機 介質。 本發明再指包含上述新穎正値溫度係數组合物覆層之片 狀物，該组合物經由加熱以移除揮發性有機溶劑。 本發明更再指自控加熱鏡面組裝品，其包含反射鏡、本 發明之新穎組合物、及連接至電力源之間隔電極，該電力 源可在電極間流通電流。 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） I---.1-------扯衣------ΐτ------.^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 317689 五、發明説明（. i.導電相 组合物含導電填充物，如碳wb 黏圊，立舌香p t …石a'及其類於填料中以 黏固，其重量比率以組合物總 < -πη/,ΛΛ + 1 Λ 、里馬基率 ’ Α 約 5 0/ 100 至 3 0/100或1 0 - 4 〇重量％，以提供導兩 _ 穿％版。較優顆粒狀塡* 物爲碳黑。本發明之許多裝置（ 、 π l、九馬目動限溫加鼽哭） 優碳黑爲具細構碳黑。細構碳黑主含小堆集體可^堆; :粗構碳黑-般言之爲更導電性且使溶液更： 構常用測試方法爲西太酸二丁㈣吸附，〃⑽公克^ 吸收.油之毫升數衡量。因此，即爲 …、 Η馬具西太鮫二丁酯吸收 量小於⑽毫升/⑽克唉黑之竣黑。較優之竣黑爲如科博 (Cabot)公司莫内（Monarch，商品名）12〇號產品者，其具 气太酸二丁酯値爲7 2。乾燥態之本组合物2 5微米厚膜具 電阻約爲1-50什歐姆且較優爲5_2〇。所選碳黑型將影響 本組合物電阻率/溫度特性。用於本發明之其他型碳黑爲 爐黑及乙炔黑，但亦可用難導電熱及槽法碳黑。亦可用如 銀之導電填充物。 - Π.聚合物 聚合物層之特性爲聚合物本質上幾乎爲非晶態或非交連 。在此所謂"非晶態"意謂以X光繞射測得具未大於約〇 % 結晶度之聚合物。本發明之组合物存在量爲以組合物總重 爲基準’爲約1 0 - 3 0重量％。本發明較優聚合物爲海波隆 (Hypalon®，商標名）導電聚合物8 2 6號商品，其由美國德 拉威（Delaware)州威林頓（Willington)郡杜氏關係公司夏 -8 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ,_t.------訂-------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁j 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ____— ____B7 五、發明説明(6 ) du Poru de Nemours and C〇mpany)製造生產但是可用任 何氣化並由順丁烯二酸酐接枝之聚丙烯樹脂。除了已加入 以形成原始组合物之聚合物外，於組合物中可再加入2 _ 2 〇 重量％海;皮隆（Hypalon®，_標名）介質（此即溶於溶劑中 之海波隆（Hypa—®，商標名））以提高電阻率値至滿足加 熱鏡面設計所需之程度。例如，若鏡面尺寸爲5英吋乘Μ 英吋且鏡面電路所需起始電阻爲4歐姆，則只有正値溫度 係數碳黑之某一電阻率値可漢足這些要求。爲平衡計 一方面要求者爲具一定程度之正値溫度係數活性，此即要 多快.可”自動斷電"或自動保持恆溫。電阻率越高，則電阻 溫度係數越高。因此，正値溫度係數效果越強。較優海波 隆（Hypalon®，商標名）比上海波隆（Hypal〇n®，商標名）介 質内溶劑之比率爲2 0 /8 0，但海波隆（Hypa][〇n®，商標名） 成份可介於10-40之範園。 III.有機介質 以機械混合方式將無機顆粒與主爲惰性液態介質（載劑） 混合。此混合物而後經三輥軋製機軋磨以保證顆粒適當散 佈’而形成具適合篩印所需一致性及流變性之糊狀組合物 。糊狀組合物以習知方式於習知介電基質上印成"厚膜,，。 只要可完全溶解聚合物，則任何有機惰性液體可用作載 劑功用之溶劑。此處所謂”溶解"定義爲當一物質與液體混 合產生均相系統或溶液之程度。具或不具增稠劑及/或穩 足劑及/或其他常見添加物之多種有機溶劑可用作載劑。 可用之有機溶劑例有：二丁基卡必醇，例如P -萜品醇。 I I ； —裝 II訂 n - J 球 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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317689 五、發明説明 諸例 —-——1— 表1中總結下述諸例之組合物、電阻溫度係數値及電阻 率。 例1 將20公克I海波隆（Hypalon®，商標名）826號產品樹脂 溶於80.0公克50/50(重f比）之二丁基卡必醇/々_萜品醇 混合物中。混合物約在8 0 °C如熱3小時而形成淡黃色均勻 溶液。該溶液冷卻1小時。在此時，在8〇 〇公克上述海波 隆（Hypalon®，商標名）溶液中加入2〇 〇公克莫内（M〇narch ，.商品名）1 2 0號產品碳黑粉（由科博（Cab〇t)公司出品）且 混合約3 0分鐘。此混合物而後在2 〇 〇磅/平方英吋壓力下 經三輥軋製機軋磨一次。上述電阻糊狀物丨〇克於其後工作 中應用。 以篩印法將形成之厚膜電阻糊狀物應用於5密耳厚之聚 醋基質（杜氏關係公司（E I du p〇nt de Nem〇urs压以 Company)出品之麥樂（MYLAR®，商標名））在印刷適供用 於聚酯基質（例如商號爲5 0 2 5者）之高導電性聚合物厚膜導 體後’其在13 0 C爐中熟化約5分鐘。其後，電阻糊狀物印 於銀墨邊緣上且在13(TC熟化約5分鐘。印製測試零件以衡 量在2 5 C及125°C碳糊之電阻/電阻率。起始電阻率値（2 $ °C )爲0.95仟歐姆/單位面積（可接受之仟歐姆/單位面積佰 爲介爲約1仟歐姆/單位面積至60仟歐姆/單位面積），而在 I 25 C之電阻溫度係數値爲22500百萬分之—/攝氏。典刑 不具正値溫度係數性質之碳墨其電阻溫度係數値具電阻^ ljl! 裝------訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印策

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(.8 ) 溫係數50-6000。22500之値表示在較高溫度時比起在25 °C之電阻，在電阻値上有顯著增加。 例2 使用如例1之相同條件。將K0公克之海波隆（Η^&ι扣⑧ ’商標名）基介質加入如例1之1 〇克墨中，其中海皮隆 (Hypalon®，商標名）比溶劑之比率爲2〇/8〇。將混合物混 合約1 0分鐘且如上測試。此例之起始電阻率値爲2 1仟歐 姆/單位面積而在125。(：之電阻溫度係數値爲428〇〇 (對照^ 度=2 5 °C )。 '皿 例3 , 使用如例1之相同條件。於此，將3 〇公$ 允又海波隆 (Hypalon®，商標名）基介質加入如例i之聚中，並 ’、Y?皮 隆（Hypalon®，商標名）比溶劑之比率爲2〇/8()。將混合物 混合約ίο分鐘且如上測試。此例之起始電阻率値爲仟 歐姆/單位面積而在125°C之電阻溫度係數値爲689〇 溫度=2 5 °C )。 例4 -

將20.0公克之聚酯樹脂（固得易（G〇〇dyear)維特 200) i於80 · 0公克D B E (商品名）_ 9號（杜氏關係公司^ ; du Pont de Nemours and Company)出品）。混合物攪拌/加 熱至8(TC數小時，在此時間内形成均勻溶液。而後在^ 公克聚酯基溶液中加入20.〇公克莫内（M〇narch ,商品名 120號產品碳黑粉（由科博（Cab〇t)公司出品）然後如例) 處理。以此漿製得零件之電阻率値爲〇53仟歐姆/單位I -11 - 良紙張尺度適用中國國家標率（ CNS〉八4雜（27^X297公釐 I-------- I裝------,玎------妹 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 317689 五'發明説明（9 ) 積。在125 C之電阻溫度係數値爲53 1 7 (對照溫度=2 5 °c ) ’表示並無正値溫度係數效果。 例5 使用如例1之相同條件。於此，以三陽（Sany〇，商品名） 822S氣化聚丙烯（由美國喬治亞州亞特蘭大米派路7 4號（74

Mt. Paran Road，Atlanta，GA 3 03 2 7)之菲立普（Philip)兄弟 化學公司代理）代替海波隆（Hypalon®，商標名）826樹脂。 起始電阻率値爲1.37仟歐姆/單位面積而在高溫時之電阻 溫度係數値爲1 5 1 90。明顯存在有正値溫度係數活動之現 象。 例6 - 使用如例1之相同條件。於此，以田納西州金斯波 (Kingsport)郡易斯門化學（Eastman chemicals)公司之導電 聚合物-3 4 3 - 1 (商號）樹脂代替海波隆（Hypai〇n®，商標名） 826樹脂。起始電阻率値爲167仟歐姆/單位面積而在高溫 時之電阻溫度係數値爲2 2 6 9 0。再一次，明顯存在有正値 溫度係數活動之現象。諸例之摘要於此如下列於表1中。 -------：---f------ίτ------線 (请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 本紙張尺度適用中國國冬標率（CNS ) Α4規格（2丨0 X 297公慶） 317689 ΛΓ\五、發明説明（) W 涵 822S/?-ir3asl 桃3-120 舞，！US-择鲜I&今减 (激^^-yv)25n-t 诨爷 1250硇谇躬淬 β 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 0.95 2.1 8.1 .53if 1.37 1.67 ff-涔^/邾谇跑漆淬涔漆/禎命部鵷淬涔#/媚谇逊缔涔凉/嘟谇&錄淬涔齒/媚谇部郐if涔甚/Zf谇逊郐22500 42800 78900 5317 15190 22690 纠脒今卜丨/審π-g-M今夂丨/蕃^-¾•脒今~丨/鄭^-5•脒今炒丨/審^埘脒今^丨/審^01昶今^丨/郭^ 20% 640/0 160/0 J:l 18.20/0 9.10/0 15.4% 23.1% 5S.20/0 49.2% 64% 16% 20% 20% 20% 3 14.5。/0 12.30/0 (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 640/0 16% 160/0 64% 宣6 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 317689 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 1. 含 及 種正値溫度係數組合物，以組合物總重爲基準，其包 5 1 0 - 3 0 %導電相； 1 〇 - 4 0 %經氣化並由順丁埽二酐接枝之聚丙烯樹脂； 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 8 0 - 3 0 %能夠使該樹脂增溶之有機介質。 2·根據申請專利範圍第1項之正値溫度係數組合物，其中 孩導電相爲具DBP吸收量小於1〇〇毫升/1〇〇克碳黑之 碳黑。 3-根·據申請專利範圍第丨項之正値溫度係數組合物，其進 步包含2 - 2 0重量％經氣化並由順丁烯二酐接枝之聚 丙晞樹脂。 4. 一種包含组合物鸽膜層之片狀物，以組合物總重爲基準 ’该组合物包含1 〇 _ 3 〇 %導電相；i 〇 _ 4 〇 %經氣化並由 順.丁晞二酸酐接枝之聚丙烯樹脂；及8 〇 _ 3 〇 %能夠使該 樹知增；^之有機介質’其中該組合物經由加熱以移除揮 發性有機介質。 . 5. —種自動控制加熱鏡面组裝品，其包含： a-反射鏡； b.正値溫度係數组合物，以組合物總重爲基準，其包本 1 0 - 3 0 %導電相；1 〇 _ 4 〇 %經氣化並由順丁烯二酸奸 接枝之聚丙烯樹脂；及8 〇 _ 3 〇 %能夠使該樹脂増溶之 有機介質，其中該组合物經由加熱以移除揮發性有 介質； ％ C•連接至電力源之間隔電極，以在電極間通過電流。 -14- 本紙張纽適财ιΐϋ家縣（CNS) Α4· (2ΐ()χ297公董 --------—裝------訂------1.^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)