일반기술

고온하에서 PTC 특성을 갖는 회로 보호용 소자 및 제조 방법

*원리 및 구성본 발명은 상온에서 충분히 낮은 저항값을 가지며 과다 전류 부하 전후의 저항 변화율의 차이가 비교적 큰 나누 구조를 가지는 전도성 충전제/고밀도 물리 폴리에틸렌 복합재료를 사용하여 정온 전선, 과전류 차단용 전기장치, 회로보호 소자, 가열기 등의 소자로 사용되는 전도성 중합체 조성물에 의한 PTC 소자의 제조방법에 관한 것이다. 또한 가교도 증진을 통한 NTC 현상을 제거하기 위하여 전도성 충전제인 카본블랙 표면에 실란 커플링제를 직접 처리한 후 고분자와 응용 혼합하여 만든 전도성 중합체 조성물을 가지고 전해질 금속박막을 이용하여 만든 PTC 세기를 나타내며 가교도 증진을 통한 NTC 현상의 제거 및 재형성이 향상된 소자로서, 본 발명은 이러한 특성을 가지는 소자의 제조 방법 및 활용에 관한 것을 제공한다.*배경전도성 중합체 조성물 및 이를 포함하는 전기 소자는 공지되어 있으며, 이러한 조성물은 중합체 성분을 포함하고 내부에 전도성이 좋은 카본블랙 또는 금속과 같은 미립 전도성 충전제가 분산되어 있다. 이러한 조성물은 흔히 양의 온도 계수 (PTC, positive temperature coefficient) 거동을 나타내는데, PTC 특성이란 상온 정도의 낮은 온도에서는 저항이 낮아 전도성을 가지지만, 온도가 상승함에 따라 비교적 좁은 온도 영역에서 전기저항이 급격히 증가하는 특성을 말한다. 즉 조성물은 일반적으로 비교적 좁은 온도 범위에 걸쳐 온도가 증가함에 따라 저항률이 증가한다. 이 저항률 증가가 일어나는 온도가 스위칭 온도 Ts이고, 급격한 기울기 변화를 나타내는 곡선부의 온도에 대한 최대 저항시의 온도가 PTC 온도를 의미한다. 따라서, 이러한 특성을 가지는 PTC 전도성 중합체 조성물은 주위 온도 및 전류 조건에 따라 변화하는 회로 보호 소자 등의 전기소자로 사용하기 적합하다.*종래기술전도성 중합체 조성물의 저항률은 전도성 충전제를 더 첨가함으로써 감소될 수 있지만, 전도성 충전제 첨가는 일반적으로 PTC 세기의 변화 및 NTC (Negative temperature coefficient) 현상을 유발한다. 상기와 같은 NTC 특성을 억제하기 위하여 여러 가교 공정이 사용되고 있으며, 가교방법으로는 화학적 가교방법 및 조사 가교방법 등이 일반적으로 사용되고 있다. - 조사가교는 전자빔과 같은 조사선을 최종 성형된 전도성 고분자 물질에 조사함으로써 결정성 고분자의 분자간 가교를 유도하여 네트워크 구조를 형성하는 방법으로서 가장 일반적으로 사용하고 있는 방법이다. 그러나 이러한 조사 가교 방법은 다음과 같은 제약이 따른다. 첫째, 전자선 가속기의 투자설비가 다른 공정시설에 비하여 상대적으로 많이 들며 높은 에너지가 요구되기 때문에 가교공정시 제조비가 증가하여 공정 처리시 많은 비용이 발생하며, 둘째, 전도성 성형물 내의 일정 부분이 일정 시간 동안에 흡수하는 조사량은 성형물 표면으로부터의 거리, 조사의 세기, 에너지 형태 등에 의존하기 때문에 가교도를 균일하게 유지하기가 어려우며, 셋째, 조사 가교 공정은 통상 성형물의 냉각 후 진행되는데 분자의 유동이 없는 상태에서 가교된 후 조사에 의한 용융으로 다시 유동이 발생하면 고분자의 구조 변화와 더불어 전도성 충전제로 사용된 카본블랙 입자들의 이동에 의해 PTC 특성이나 재현성이 떨어진다. *특징 및 장점1)나노 입자 크기를 가지는 카본 블랙의 표면을 실란 커플링제로 직접 처리하여 전도성 중합체 조성물의 가교도를 증진시시킴.2)상온에서의 비저항값은 낮고 용융점에서의 비저항값은 높아 우수한 PTC 세기를 가짐.3)특히 적절한 농도의 실란 처리에 의해 고온하에서 발생하는 PTC 소자의 결함인 NTC 현상이 제거되고 재현성이 우수한 PTC 소자.4)정온 전선, 과전류 차단용 전기장치, 회로 보호 소자, 가열기 등의 소자로 사용하기에 유용.