JPS6251185A - 自己温度制御形発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は特定の温度領域に達すると発熱体の抵抗温度
係数が急激に正の方向に増大する性質（以下ＰＴＣ特性
と称する）を示す自己温度制御形発熱体に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来より結晶性高分子をマトリックスとし、カーボンブ
ラックやグラファイト等の導電性フィラーを混練して所
望の形態に成形した発熱体がそのマトリックスの融点付
近の温度でＰＴＣ特性を有することは良く知られている
。典形的なＰＴＣ特性曲線を第２図の曲線（ａ）に示す
。なお、第２図における縦軸はオームで表わす抵抗値（
ＫΩ）、横軸は度で表わす温度（℃）である。発熱体の
抵抗値はマ）　ＩＪラックス融点以下では徐々に増加す
る程度であるが、マトリックスの融点に近ずくと急激に
増大する。従ってこの性質を利用するとマトリツクスの
融点を越えない温度範囲で発熱する自己温度制御形発熱
体を形成することができる。しかし１発熱体の抵抗値は
ほぼ融点でピークに達し。

それ以上の温度では徐々に減少する。従って、何らかの
原因で発熱体の温度がこのピーク温度を越えると自己温
度制御機能を失ない、電流が増大して焼損に至る危険性
がある。

特開昭５８−７１５８４号公報ではマトリックスに繊維
素樹脂を配合した結晶性の熱可塑性高分子を用いること
により、第２図の曲線（ｂｌのように抵抗値のピーク値
を増巾し、実使用上このピーク温度を越えられないよう
に改善した。

また、特開昭５５−６７４５号公報ではマトリックスに
２種以上の結晶性高分子の組成物を用いることにより、
第２図の曲線（ｃ）のように抵抗値のピークを複数とし
、何らかの原因で発熱体の温度が第１のピーク温度を越
えても第２のピークで温度制御することにより安全性を
確保した。

上記のように結晶性高分子をマトリックスとし。

カーボンブラックやグラファイト等の導電性フィラーを
混練して所望の形態に成形した発熱体が示すＰＴＣ特性
は、結晶性高分子の融解に伴なって体積膨張が起こり、
その中に分散している導電性フィラーの間隔が押し拡げ
られ、接触抵抗が急激に増大することによるものである
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の自己温度制御形発熱体では。

融点を越えると抵抗値は逆に減少するが、これはマトリ
ックスが流動性を示すことに起因し、マトリックス樹脂
を電子線照射等により三次元架橋して流動性を押えると
抵抗値の減少は見られなくなるが、一方でＰＴＣ特性が
低下するという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためにな。

されたもので、特定の温度領域で急激に抵抗値が上昇し
、その温度を越えても抵抗値が低下しなく。

長期間の使用においても、優れた特性の変化が少ない信
頼性の高い自己温度制御形発熱体を得ることを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の自己温度制御形発熱体は、軟化温度が２００
℃以上の熱可塑性高分子をマトリックスとし、これに低
分子量ポリオレフィンワックス。

導電性フィラーおよび酸化防止剤を含有させたものであ
る。

〔作用〕

低分子量ポリオレフィンワックスが結晶性高分子と比較
してシャープな融点を持つため、成形された発熱体の抵
抗値は低分子量ポリオレフィンワックスの融点付近で急
激に上昇する。また融点を越えても軟化温度の高いマト
リックスを用いているのでマ）ＩＪラックス実用上、軟
化しないために流動性を示さず、従って実用上抵抗値の
低下も起こらない。また、酸化防止剤の添加によりマト
リックスの分子量の低下が抑制され長期間の使用におい
ても特性の変化がほとんど起こらず、信頼性の高い自己
温度制御形発熱体が得られる。

軟化温度が２００°Ｃ以上の熱可塑性高分子としては例
えばポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、セ
ルロース繊維樹脂およびフッ素樹脂等の内の少なくとも
一種が用いられる。なお、軟化温度が２００℃以上であ
れば有機材料を用いたことを考慮した使用温度範囲で実
用上軟化しないと考えられる。

低分子量ポリオレフィンワックスとしては、融点が１０
０℃〜１６０℃の範囲のものが市販されているが１例え
ば融点が１０５℃のクリスタルワックス２２０（商品名
、サゾール社製）、融点が１３０℃のハイワックス（商
品名、三井石油化学製）および融点が１５０℃のビスコ
ール５５０Ｐ　　　・（商品名、三洋化成製）等の内の
少なくとも一種が用いられる。他に輸入品もあるが融点
はほぼ同じ温度範囲にある。

導電性フィラーとしては例えばカーボンブラック、グラ
ファイトおよびカーボン繊維等の内の少なくとも一種が
用いられ、配合量は低分子量ポリオレフィンワックスを
含む熱可塑性高分子の重量の１０〜４０重量％の範囲か
ら選ばれるのが望ましい。

酸化防止剤としては例えばペンゾイミダゾール類、ヒン
タードフェノール類、トリアジン誘導体類およびフェノ
ールスルフィド類等の内の少なくとも一種が用いられ、
特に２−メルカプトベンゾイミダゾールが好適に用いら
れる。なお、酸化防止剤の添加がマ）　ＩＪラックス酸
化による低分子量化を抑制するため、軟化温度の低下も
抑制し、信頼性の向上に寄与する。

以下実施例によりこの発明を具体的に説明する。

実施例１ 軟化温度が２２０℃のポリカーボネート（三菱瓦斯化学
部、商品名ニーピロンＥ２００　Ｇ）５０重量部、融点
が１０５℃のクリスタルワックス２２０　１００重量部
、ファーネス系カーボンブラック４５重量部および２−
メルカプトベンゾイミダゾール４重量部をパンバリミキ
サーに投入して混練し、加熱三本ロールを用いて厚さ１
類１幅１０ｃｔｎ＋長さ１０ｃｒｎのシート状に成形し
た。次に両端に幅１鋸の電極を設け、ポリエチレンテレ
フタレートフィルムで両面を絶縁保護することによりこ
の発明の一実施例の自己温度制御形発熱体を作製した。

実施例２ クリスタルワックス２２０の代りに融点１３０°Ｃのハ
イワックスを用い、実施例１と同様にしてこの発明の他
の実施例の自己温度制御形発熱を作製した。

実施例３ クリスタルワックス２２０の代りに融点１５０℃のビス
コール５５０Ｐを用い、実施例１と同様にしてこの発明
のさらに他の実施例の自己温度制御形発熱体を作製した
。

第１図は、上記実施例で得られた自己温度制御形発熱体
を各温度の電気オーブンに入れた後測定した温度による
自己温度制御形発熱体の抵抗値変化を示す抵抗温度特性
図であり、縦軸はオームで表わす抵抗値（ＫΩ）、横軸
は度で表わす温度（℃）である。図において、（ｄｌ、
　（ｅｌおよび（ｆ）は各々実施例１，２および３の特
性を示す。

第１図より明らかなようにこの発明の自己温度制御形発
熱体は低分子量オレフィンワックスの融点付近で急激に
抵抗値が増大し、融点を越えても抵抗の温度係数は正の
値を維持した。

なお、この発明の実施例は１例えばフィルム状に押出成
形、および特定の形状に射出成形することにより実用に
供せられる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、軟化温度が２００°Ｃ
以上の熱可塑性高分子をマトリックスとし、これに低分
子量オレフィンワックス、導電性フィラーおよび酸化防
止剤を含有させたものを用いることにより、特定の温度
領域で急激に抵抗値が上昇し、その温度を越えても実用
上抵抗値が低下しなく、長期間の使用においても優れた
特性の変化が少ない信頼性の高い自己温度制御形発熱体
を得ることができる。又１例えば面状等の任意の形状に
成形することにより広い用途に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の抵抗温度特性図。 第２図は従来の自己温度制御形発熱体の抵抗温度特性図
である。 図において、（ａ）はマトリックスに結晶性高分子を用
いた一般的な自己温度制御形発熱体の特性。 ｆｂｌはマトリックスに繊維素樹脂を含む熱可塑性樹脂
の組成物を用いたものの特性、（Ｃ）はマトリックスと
して複数の結晶性高分子の組成物を用いたものの特性、
　ｔｄｌ、　ｔｅｌ、　（ｆｌはこの発明の実施例の特
性である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）軟化温度が２００℃以上の熱可塑性高分子をマト
   リックとし、これに低分子ポリオレフィンワックス、導
   電性フィラーおよび酸化防止剤を含有させた自己温度制
   御形発熱体。
2. （２）酸化防止剤が、２−メルカプトベンゾイミダゾー
   ル、高分子量ヒンダードフェノール、トリアジンの誘導
   体およびジアルキルフェノールスルフィドの内の少なく
   とも一種である特許請求の範囲第１項記載の自己温度制
   御形発熱体。
3. （３）導電性フィラーが、カーボンブラック、グラファ
   イトおよびカーボン繊維の内少なくとも一種である特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の自己温度制御形発熱
   体。
4. （４）熱可塑性高分子が、ポリエステル、ポリカーボネ
   ート、ポリアミド、セルロース系樹脂およびフッ素系樹
   脂の内の少なくとも一種である特許請求の範囲第１項な
   いし第３項の何れかに記載の自己温度制御形発熱体。