DE60310644T2

DE60310644T2 - Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers und Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistors

Info

Publication number: DE60310644T2
Application number: DE60310644T
Authority: DE
Inventors: TDK Corporation Yoshito Nihira; TDK Corporation Noriaki Hirano; TDK Corporation Hisanao Tosaka
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2023-06-24
Also published as: DE60310644D1; EP1752993A3; US20030234717A1; CN100372029C; JP2004088079A; EP1376623A2; CN1487533A; EP1376623A3; US7019613B2; JP3914899B2; EP1752993A2; EP1376623B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen PTC-Thermistor (Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten). Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen PTC-Thermistor mit einem Thermistorkörper, der zwischen zwei Elektroden angeordnet ist, wobei der Thermistorkörper aus einem geformten Element aus thermoplastischem Harz, einer organischen Verbindung mit geringem Molekulargewicht und einem elektrisch leitenden Teilchen aufgebaut ist. Der PTC-Thermistor der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise als ein Temperatursensor und als eine Überstromschutzeinrichtung (beispielsweise eine Überstromschutzeinrichtung für eine Lithiumionenbatterie) eingesetzt.
Hintergrund der Erfindung
Der PTC-Thermistor (positiver Temperaturkoeffizient) besitzt eine Konfiguration mit zumindest zwei Elektroden, die einander gegenüberliegen, und einem Thermistorkörper, der zwischen den beiden Elektroden angeordnet ist. Der Thermistorkörper besitzt eine „positive Widerstands-Temperaturcharakteristik", wobei sein Widerstandswert bei Anstieg der Temperatur deutlich anwächst.
Durch Anwenden der zuvor beschriebenen Charakteristik wird der PTC-Thermistor beispielsweise als ein sich selbst steuernder Wärmegenerator, ein Temperatursensor, ein Strombegrenzungsbauelement, ein Überstromschutzbauelement, und dergleichen zum Schutz von Schaltungen in elektronischen Geräten eingesetzt. Vom Standpunkt der zuvor genannten Einsatzmöglichkeiten und dergleichen muss der PTC-Thermistor einen geringen Widerstand bei Raumtemperatur aufweisen, wenn er nicht in Betrieb ist, und er muss eine große Änderung zwischen dem Widerstandswert bei Raumtemperatur im nicht betriebenen Zustand und einer Temperatur während des Betriebs aufweisen, ferner ist eine geringe Änderung des Widerstandswertes bei häufigem Betrieb wünschenswert (die Differenz zwischen dem Widerstandswert während einer Anfangsphase der Anwendung und nach wiederholtem Einsatz), ferner ist eine ausgezeichnete Brucheigenschaft günstig, und es soll eine geringe Temperatur von dem Bauelements selbst erzeugt werden, wobei eine geringe Größe, ein geringes Gewicht und niedrige Kosten verwirklicht werden sollen.
Ein gebräuchlicher Typ des PCT-Thermistors ist mit einem Thermistorkörper versehen, der aus Keramikmaterial aufgebaut ist. Diese Art des PTC-Thermistors besitzt jedoch eine große Bruchneigung, weist eine hohe Selbsterwärmung auf und kann nur schwer in Größe, Gewicht und im Hinblick auf die Kosten verbessert werden.
Um den zuvor genannten Anforderungen zur Verringerung der Betriebstemperatur und dergleichen gerecht zu werden, wurde ein PTC-Thermistor vorgeschlagen, der von der Art ist, in der ein geformtes Element aus thermoplastischem Harz (Polymermatrix) und elektrisch leitende feine Partikel als Thermistorkörper verwendet werden (das im Weiteren als „P-PTC-Thermistor" bei Bedarf bezeichnet wird).
Als ein derartiger P-PTC-Thermistor wurde ein Chip vorgeschlagen, in welchem ein Formelement elektrisch leitende feine Teilchen, die in einem kristallinen Polymer verteilt sind, das ein thermoplastisches Harz ist, aufweist und als Thermistorkörper verwendet wird (siehe beispielsweise die folgenden Patentschriften 1 und 2). Der Grund, warum der Widerstandswert in einem derartigen P-PTC-Thermistor drastisch bei einer vorbestimmten Temperatur ansteigt, wird darin gesehen, dass das kristalline Polymer, das den Transistorkörper bildet, sich beim Schmelzen ausdehnt, wodurch ein elektrischer Leitungsweg, der durch die elektrisch leitenden feinen Teilchen in den Thermistorkörper gebildet wird, unterbrochen wird.
Als ein weiteres Beispiel eines P-PTC-Thermistors ist eine Bauart vorgeschlagen worden, in der beispielsweise ein geformtes Element, das durch Mischen eines kristallinen Polymers als ein thermoplastisches Harz und einer organischen Verbindung mit geringem Molekulargewicht (mit einem mittleren Molekulargewicht von weniger als 2000, um ein Beispiel zu nennen) erhalten wird, und elektrisch leitende feine Teilchen (mit Ruß als Hauptbestandteil) als ein Thermistorkörper verwendet wird (siehe beispielsweise die Patentschriften 3 bis 13). Dieser P-PTC-Thermistor erhöht tendenziell seinen Widerstandswert, wenn die organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht schmilzt.
Es wurde noch ein weiteres Beispiel eines P-PTC-Thermistors vorgeschlagen, in welchem ein geformtes Element mit einem Ni-Metallpulver mit spitzenartigen Erhebungen als elekt risch leitende feine Teilchen als ein Thermistorkörper vorgesehen ist (siehe beispielsweise Patentschriften 14 und 15).

Patentschrift 1 US-Patent 3,243,753
Patentschrift 2 US-Patent 3,351,882
Patentschrift 3 Japanische Offenlegungsschrift SHO 62-16523
Patenschrift 4 Japanische Offenlegungsschrift HEI 7-109786
Patentschrift 5 Japanische Offenlegungsschrift HEI 7-48396
Patentschrift 6 Japanische Patentoffenlegungsschrift SHO 62-51184
Patentschrift 7 Japanische Patentoffenlegungsschrift SHO 62-51185
Patentschrift 8 Japanische Patentoffenlegungsschrift SHO 62-51186
Patentschrift 9 Japanische Patentoffenlegungsschrift SHO 62-51187
Patentschrift 10 Japanische Patentoffenlegungsschrift HEI 1-231284
Patentschrift 11 Japanische Patentoffenlegungsschrift HEI 3-132001
Patentschrift 12 Japanische Patentoffenlegungsschrift HEI 0-27383
Patentschrift 13 Japanische Patentoffenlegungsschrift HEI 9-69410
Patentschrift 14 US-Patent 5,378,407
Patentschrift 15 Japanische Patentoffenlegungsschrift HEI 5-470503

Überblick über die Erfindung
Jedoch können konventionelle P-PTC-Thermistoren, wie sie in den zuvor genannten Patentschriften 1 und 2 beschrieben sind, Probleme aufweisen, dahingehend, dass das Maß an kristalliner Struktur des in dem Thermistorkörper enthaltenen thermoplastischen Harzes so gering ist, dass die ansteigende Flanke der Widerstands-Temperaturcharakteristik, die beachtet wird, wenn der Widerstand bei Anstieg der Temperatur größer wird, nicht steil verläuft. Ferner kann das thermoplastische Harz (Polymer) mit hoher Wahrscheinlichkeit einen unterkühlten Zustand annehmen, wodurch es typischerweise eine Hystereseeigenschaft aufweist, bei der der gleiche Widerstandswert bei einer geringeren Temperatur zum Zeitpunkt des Reduzierens der Temperatur erhalten wird, wobei der Widerstand entlang der Widerstands-Temperaturcharakteristik abnimmt, anders als bei einer ansteigenden Temperatur, im der der Widerstand entlang der Widerstands-Temperatur-Charakteristik anwächst.
In konventionellen P-PTC-Thermistoren mit einer organischen Verbindung mit geringem Molekulargewicht, wie sie in den zuvor genannten Patentschriften 3 bis 13 beschrieben sind, wird eine organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht mit einem größeren Ausmaß an einkristalliner Struktur im Vergleich zu den thermoplastischen Harzen (beispielsweise kristallines Polymer) verwendet, wodurch ein hohes Maß an Freiheit bei der Gestaltung der Eigenschaften erreicht wird, so dass diese eine steile ansteigende Flanke annehmen können, wenn der Widerstand bei Anstieg der Temperatur höher wird, wodurch das Auftreten der zuvor genannten Hysterese verringert wird; dadurch kann die Temperatur einfach gesteuert werden, wobei der Widerstandswert entsprechend der Widerstands-Temperaturcharakteristik ansteigt (was im Weiteren als Betriebstemperatur bezeichnet wird), und dergleichen.
Jedoch wird in konventionellen P-PTC-Thermistoren, die eine organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht enthalten, wie dies zuvor in den oben genannten Patentschriften 3 bis 13 offenbart ist, Ruß als elektrisch leitende kleine Teilchen als Hauptkomponente verwendet, und somit kann das Widerstandsänderungsverhältnis während des Betriebs verringert werden, wenn der anfängliche Widerstandswert durch den Anteil an Ruß kleiner gemacht wird.
Konventionelle P-PCT-Thermistoren, wie sie in den Patentschriften 14 und 15 offenbart sind, zielen darauf ab, das zuvor genannte Problem der Verringerung des Widerstandveränderungsverhältnisses während des Betriebs zu lösen, und daher sollen diese einen geringen anfänglichen Widerstandswert und ein großes Widerstandsänderungsverhältnis aufweisen, wenn elektrisch leitende feine Teilchen gleichmäßig in einem kristallinen Polymer verteilt werden, das ein thermoplastisches Harz repräsentiert.
Jedoch ist in konventionellen P-PTC-Thermistoren, wie sie in den Patentschriften 14 und 15 offenbart sind, der Zustand der Verteilung der elektrisch leitenden feinen Teilchen in dem kristallinen Polymer nur schwer zu steuern, so dass der Verteilungszustand elektrisch leitender feiner Teilchen innerhalb des kristallinen Polymers mit hoher Wahrscheinlichkeit ungleichmäßig ist, wodurch die folgenden Probleme hervorgerufen werden. Konventionelle P-PTC-Thermistoren, wie sie in den Patenschriften 14 und 15 beschrieben sind, können dahingehend problematisch sein, dass ihr Widerstandswert bei Raumtemperatur und im Betriebszustand groß ist und dass das Änderungsverhältnis zwischen dem Widerstandswert beim Raumtemperatur ohne Betrieb und jenem während des Betriebs klein wird.
Ferner sollen P-PTC-Thermistoren eine elektrische Eigenschaft (Zuverlässigkeit bei wiederholtem Betrieb) aufweisen, wobei der Widerstandswert (bei Raumtemperatur gemessen, d. h. bei 25 Grad C) nach einer vorbestimmten Anzahl an wiederholten Aufheiz- und Ab kühlvorgängen kontinuierlich einen geringen Wert im Wesentlichen entsprechend dem Widerstandswert (gemessen bei Raumtemperatur, d. h. bei 25 Grad C) bei einer anfänglichen Benutzungsphase besitzt. Wenn dieser Widerstandswert größer ist, steigt die Leistungsaufnahme der P-PTC-Thermistoren an, was problematisch sein kann insbesondere, wenn elektronische Bauelemente, die mit dem PTC-Thermistoren versehen sind, kleine Geräte sind, etwa Mobiltelefone. Die Erfinder erkannten, dass konventionelle P-PTC-Thermistoren, wie sie etwa in den Patentschriften 14 und 15 beschrieben sind, dahingehend problematisch sein können, dass diese einen erhöhten Widerstandswert nach wiederholtem Gebrauch haben können oder während des Betriebs einen Kurzschluss bilden können, wodurch keine praktische Anwendung möglich ist.
Angesichts der Probleme im Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines PTC-Thermistorkörpers bereitzustellen, mit dem ein äußerst zuverlässiger PTC-Thermistor aufgebaut werden kann, der ein ausreichend großes Änderungsverhältnis zwischen dem Widerstandswert bei Raumtemperatur ohne Betrieb und dem Widerstandswert während des Betriebs bietet, und in ausreichender Weise den Widerstandswert, der in einer Anfangsphase der Anwendung erhalten. wird, selbst nach einer häufigen Verwendung beibehält; ferner soll ein PTC-Thermistor mit einem derartigen Körper bereitgestellt werden. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines PTC-Thermistorkörpers anzugeben, aus dem der oben genannte PTC-Thermistorkörper einfach und zuverlässig aufgebaut werden kann, und es soll ein Verfahren zur Herstellung eines PTC-Thermistors mit hoher Produktionsausbeute angegeben werden, wobei der oben genannte PTC-Thermistor einfach und zuverlässig aufgebaut werden kann.
Die Erfinder führten eingehende Studien durch, um die oben genannten Aufgaben zu lösen und erkannten als Folge davon, dass es eine Korrelation zwischen einer magnetischen Eigenschaft eines Thermistorkörpers und einer elektrischen Eigenschaft eines schließlich hergestellten PTC-Thermistors gibt, wenn der Thermistorkörper mittels eines geformten Elements aufgebaut wird, das zumindest ein thermoplastisches Harz und ein elektrisch leitendes Teilchen mit einer elektrischen Leitfähigkeit aufweist (vorzugsweise ein geformtes Element mit mindestens einem thermoplastischen Harz, einer organischen Verbindung mit geringem Molekulargewicht und einem elektrisch leitendem Teilchen mit elektrischer Leitfähigkeit). Um die oben genannten Aufgaben zu lösen, erkannten die Erfinder, dass es sehr effizient ist, den Anteil des thermoplastischen Harzes und des elektrisch leitenden Teilchens in dem Thermistorkörper und den Zustand der Verteilung des thermoplastischen Harzes und des elektrisch leitenden Teilchens einzustellen (vorzugsweise den Anteil des thermoplatischen Harzes, der organischen Verbindung mit geringem Molekulargewicht, und des elektrisch leitenden Teilchens, und den Zustand der Verteilung des thermoplastischen Harzes, der organischen Verbindung mit geringem Molekulargewicht und des elektrisch leitenden Teilchens), derart, dass ein spezieller Bereich an Magnetisierung erreicht wird, wenn ein spezielles Magnetfeld an den Thermistorkörper angelegt wird, wodurch die vorliegende Erfindung verwirklicht wird.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 17 bereit. Dadurch wird ein PTC-Thermistorkörper bereitgestellt, der zwischen einem Paar aus Elektroden angeordnet ist, die gegenüberliegend in einem PTC-Thermistor angeordnet sind, der eine positive Widerstands-Temperaturcharakteristik aufweist; der PTC-Thermistorkörper umfasst zumindest ein thermoplastisches Harz und ein elektrisch leitendes Teilchen, das aus Metallpulver hergestellt ist, wobei das thermoplastische Harz und das elektrisch leitende Teilchen einen entsprechenden Anteil darstellen und einen Zustand an Verteilung aufweisen, die so eingestellt sind, dass sich eine Magnetisierung von 4,0 × 10^–5 bis 6,0 × 10^–5 Wb × m × kg^–1 ergibt, wenn ein magnetisches Feld von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 an den PTC-Thermistorkörper angelegt wird.
Unter Verwendung des PTC-Thermistorkörpers, der die Bedingung erfüllt, dass eine Magnetisierung von 4,0 × 10^–5 bis 6,0 × 10^–5 Wb m kg^–1 erreicht wird, wenn ein Magnetfeld von 3,98 × 10⁵ A m^–1 angelegt wird, kann in effizienter und reproduzierender Weise ein äußerst zuverlässiger PTC-Thermistor aufgebaut werden, der ein ausreichend großes Änderungsverhältnis zwischen dem Widerstandskörper bei Raumtemperatur ohne Betrieb und einen Wert während des Betriebs ergibt, und der in ausreichender Weise den Widerstandswert beibehält, der während einer anfänglichen Phase der Verwendung auftrat, selbst nach wiederholtem Betrieb.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einfacher und zuverlässiger Weise einen PTC-Thermistor bereitstellen, der einen ausreichend geringen Widerstandswert bei Raumtemperatur ohne Betrieb und ausreichend erzeugte Änderungen im Widerstandsverhalten des Thermistorbauelements besitzt. Durch die Verwendung des PTC-Thermistorköpers, der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt ist, kann in ausreichender Weise vermieden werden, dass ein Teil des PCT-Thermistorkörpers einen Kurzschluss bildet, wodurch die Produktausbeute erhöht wird, wenn der PTC-Thermistor hergestellt wird.
Da der durch das erfindungsgemäß Verfahren hergestellte PTC-Thermistor ein Metallpulver aufweist, wird dieses magnetisiert, wenn ein Magnetfeld angelegt wird, wodurch die Magnetisierung des PTC-Thermistorkörpers gemessen werde kann. Obwohl die Einzelheiten der Auswirkungen der vorliegenden Erfindung noch nicht vollständig erklärt sind, nehmen die Erfinder an, dass der PTC-Thermistorkörper, der die obige Bedingung in Bezug auf das angelegte Magnetfeld und die Magnetisierung erfüllt, einen Zustand ergibt, in welchem das thermoplastische Harz und das Metallpulver in einer ausreichend gleichmäßigen Weise verteilt sind.
Wenn die Magnetisierung kleiner als 4,0 × 10^–5 Wb m kg^–1 ist, wenn ein Magnetfeld von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 angelegt wird, erhält der Thermistorkörper einen höheren Widerstand bei Raumtemperatur (25 Grad C), wodurch nicht erreicht wird, dass der Widerstandswert, der während einer Anfangsphase der Verwendung auftritt, in ausreichender Weise nach wiederholtem Betrieb konstant gehalten wird. Wenn die Magnetisierung 6,0 × 10^–5 Wb × m × kg^–1 übersteigt, wenn ein Magnetfeld von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 angelegt wird, erhält der Thermistorkörper einen geringeren Widerstand bei Raumtemperatur (25 Grad C), wodurch das Änderungsverhältnis zwischen dem Widerstandswert bei Raumtemperatur ohne Betrieb und dem Widerstandswert während des Betriebs nicht auf einen ausreichend großen Wert gebracht wird.
Der Wert der Magnetisierung zum Zeitpunkt, wenn ein Magnetfeld von 3,98 × 10⁵ A m^–1 an den Thermistorkörper in der vorliegenden Erfindung angelegt wird, ist der arithmetische Mittelwert der Daten (Magnetisierungswerte), der durch mindestens 5 unterschiedliche Messproben erhalten wird, die unter den gleichen Fertigungsbedingungen präpariert wurden. Ferner stellt das erfindungsgemäße Verfahren einen PTC-Thermistorkörper bereit, der zwischen zwei in einem PTC-Thermistor gegenüberliegend angeordneten Elektroden angeordnet ist, wobei der PTC-Thermistor eine positive Widerstands-Temperatur-Charakteristik aufweist; der PTC-Thermistorkörper umfasst zumindest ein thermoplastisches Harz und ein elektrisch leitendes Teilchen, das aus Metallpulver hergestellt ist, wobei das thermoplastische Harz und das elektrisch leitende Teilchen einen entsprechenden An teil ausmachen und einen Verteilungszustand aufweisen, die so eingestellt sind, dass sich eine Magnetisierung von 4,0 × 10^–5 bis 6,0 × 10^–5 Wb × m × kg^–1 ergibt, wenn ein Magnetfeld von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 an ein pulverisiertes Produkt des PTC-Thermistorskörpers angelegt wird.
Folglich kann die Magnetisierung beim Anlegen eines Magnetfelds von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 für ein pulverisiertes Produkt (Teilchen), das durch Pulverisierung bzw. Zerkleinerung des PTC-Thermistorkörpers erhalten wird, ebenso gemessen werden. Die zuvor genannten Auswirkungen der vorliegenden Erfindung können erhalten werden, indem der Anteil des thermoplastischen Harzes und des elektrisch leitenden Teilchens so eingestellt werden, dass eine Magnetisierung von 4,0 × 10^–5 bis 6,0 × 10^–5 Wb × m × kg^–1 auch in diesem Falle erreicht wird. Durch Anlegen eines Magnetfeldes an ein pulverisiertes Produkt, das durch Zerkleinern des PTC-Thermistorkörpers erhalten wird, und durch Messen der Magnetisierung des pulverisierten Produkts kann die Magnetisierung des PTC-Thermistorkörpers genauer gemessen werden. Vorzugsweise besitzt das pulverisierte Produkt (Teilchen) beispielsweise eine mittlere Teilchengröße von ungefähr 1 mm.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt einen PCT-Thermistor bereit, der aufweist: mindestens ein Paar aus Elektroden, die gegenüberliegend zueinander angeordnet sind, und einen Thermistorkörper, der zwischen den beiden Elektroden angeordnet ist und ein positives Widerstands-Temperatur-Verhalten besitzt.
Da der durch das erfindungsgemäß Verfahren hergestellte PTC-Thermistor einen der zuvor beschriebenen PTC-Thermistorkörper aufweist, ergibt sich ein ausreichend großes Änderungsverhältnis zwischen dem Widerstandswert bei Raumtemperatur ohne Betrieb und dem Wert während des Betriebs und ferner wird eine ausgezeichnete Zuverlässigkeit bei der Beibehaltung des Widerstandswerts, der während einer anfänglichen Verwendungsphase auftritt, selbst nach häufigem Betrieb, erreicht.
Des weiteren stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines PTC-Thermistorkörpers bereit, der zwischen zwei Elektroden angeordnet ist, die in einem PTC-Thermistor mit einem positiven Widerstands-Temperaturverhalten gegenüberliegend angeordnet sind, positioniert ist, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt zum Herstellen eines gekneteten Produkts mit mindestens einem thermoplastischen Harz und einem elekt risch leitenden Teilchen, das aus Metallpulver hergestellt ist; einen Schritt zum Formen des gekneteten Produkts in mehrere schichtartige geformte Elemente; und einen Schritt zum Messen entsprechender Magnetisierungswerte der mehreren geformten Elemente, wenn ein Magnetfeld von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 angelegt wird; und einen Schritt zum Auswählen eines geformten Elements aus den mehreren geformten Elementen, das die Bedingung einer Magnetisierung von 4,0 × 10^–5 bis 6,0 × 10^–5 Wb × m × kg^–1 erfüllt, und Verwerten eines geformten Elements, das diese Bedingung nicht erfüllt.
Das Messen von Magnetisierungswerten von PTC-Thermistorkörpern beim Anlegen eines Magnetfeldes von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 während des Schritts der Messung der Magnetisierung und das Verwenden lediglich jener Elemente, die die Bedingung erfüllen, dass eine Magnetisierung im Bereich von 4,0 × 10^–5 bis 6,0 × 10^–5 Wb × m × kg^–1 beim Anlegen des Magnetfeldes von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 erreicht wird, in dem Auswahlschritt (zur Verwendung als der PTC-Thermistorkörper der vorliegenden Erfindung) kann in einfacher und reproduzierbarer Weise ein äußerst zuverlässiger PTC-Thermistor hergestellt werden, der ein ausreichend großes Änderungsverhältnis zwischen dem Widerstandswert bei Raumtemperatur ohne Betrieb und dem Widerstandswert während des Betriebs ergibt, und wobei der während einer Anfangsphase des Gebrauchs auftretender Widerstandswert in ausreichender Weise nach häufigem Betrieb beibehalten werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines PTC-Thermistorkörpers kann eingesetzt werden, um den zuvor genannten PTC-Thermistorkörper in einfacher und zuverlässiger Weise herzustellen. Beim Schritt des Messens der Magnetisierung können geformte Elemente, die unter den gleichen Bedingungen aus dem gekneteten Produkt hergestellt wurden, als zu einer einzelnen Gruppe gehörig betrachtet werden, die eine einheitliche Magnetisierungseigenschaft aufweist. So kann mindestens ein geformtes Element aus den mehreren geformten Elementen der gekneteten Produkte ausgewählt werden, das zu dieser einzelnen Gruppe gehört und kann als eine die Gruppe repräsentierende Probe zur Bewertung der Magnetisierungseigenschaften betrachtet werden, und es kann die Magnetisierung des geformten Elements, das die Probe zur Bewertung der Magnetisienrungseigenschaften ist, allein gemessen werden, um damit eine Magnetisierungseigenschaft der gesamten Gruppe zu bewerten, etwa beim Schritt zum Eingruppieren in dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie dies nachfolgend erläutert ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen eines PTC-Thermistorkörpers gemäß dem Anspruch 1 oder 17 bereit. Der Körper ist zwischen zwei Elektroden angeordnet, die in einem PTC-Thermistor mit einem positiven Widerstand-Temperaturverhalten gegenüberliegend angeordnet sind. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Herstellen eines gekneteten Produkts mit mindestens einem thermoplastischen Harz und einem elektrisch leitenden Teilchen, das aus Metallpulver hergestellt ist; einen Schritt zum Formen des gekneteten Produkts in mehrere schichtartige Formelemente; und das Eingruppieren der mehreren geformten Elemente in mindestens eine Gruppe, indem geformte Elemente, die unter der gleichen Bedingung aus dem gekneteten Produkt hergestellt werden, als Formelemente eingestuft werden, die zu der gleichen Gruppe gehören; einen Schritt zum Auswählen mindestens eines der geformten Elemente, die zu der gleichen Gruppe gehören, und Zerkleinern bzw. Pulverisieren des mindestens einen ausgewählten geformten Elements, um damit ein pulverisiertes oder zerkleinertes Produkt des geformten Elements für jede Gruppe zu erhalten; einen Schritt zum Messen von Magnetisierungswerten der pulverisierten Produkte, die für entsprechende Gruppen hergestellt wurden, wenn ein Magnetfeld von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 angelegt wird; und einen Schritt zum Auswählen eines geformten Elements aus einer Gruppe, die ein pulverisiertes Produkt enthält, das die Bedingung erfüllt, dass eine Magnetisierung von 4,0 × 10^–5 × 6,0 × 10^–5 Wb × m × kg^–1 auftritt, und Verwerfen von geformten Elementen aus einer Gruppe, die ein pulverisiertes Produkt enthalten, das diese Bedingung nicht erfüllt.
Im Schritt zum Eingruppieren werden geformte Elemente aus gekneteten Produkten, die zu einer einzelnen Gruppe gehören, die unter den gleichen Bedingungen aus dem gekneteten Produkt hergestellt wurden, als mit der gleichen Magnetisierungseigenschaft versehen betrachtet, und mindestens eines der geformten Elemente, das zu dieser Gruppe gehört, wird als eine Probe zur Bewertung der Magnetisierungseigenschaften ausgewählt, um diese Gruppe zu repräsentieren. Dann wird lediglich das geformte Element als Probe zur Bewertung der Magnetisierungseigenschaft pulverisiert, und die Magnetisierung dieses pulverisierten Produkts wird gemessen, um damit die Magnetisierungseigenschaft der gesamten Gruppe zu bewerten. Somit kann die Magnetisierung des pulverisierten Produkts (Teilchen), das durch Zerkleinern des PTC-Thermistorkörpers erhalten wird, gemessen werden, wenn ein Magnetfeld von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 angelegt wird. Die zuvor genannten Wirkungen der vorliegenden Erfindung können erreicht werden, indem der Anteil des thermoplastischen Harzes und des elektrischen leitenden Teilchens so eingestellt werden, dass eine Magnetisierung von 4,0 × 10^–5 × 6,9 × 10^–5 Wb × m × kg^–1 auch in diesem Falle erreicht wird. Das Anlegen eines Magnetfeldes an ein pulverisiertes Produkt, das durch Zerkleinern des PCT-Thermistorkörpers erhalten wird, und das Messen der Magnetisierung des pulverisierten Produkts führt zu einer Messung der Magnetisierung des PTC-Thermistorkörpers mit hoher Genauigkeit. Vorzugsweise besitzt das pulverisierte Produkt (Teilchen) beispielsweise eine mittlere Partikelgröße von ungefähr 1 mm.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines PTC-Thermistorkörpers bereit, der zwischen zwei Elektroden angeordnet ist, die in einem PTC-Thermistor mit einem positiven Widerstand-Temperaturverhalten gegenüberliegend angeordnet sind, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt zum Herstellen eines gekneteten Produkts mit mindestens einem thermoplastischen Harz und einem elektrisch leitenden Teilchen, das aus Metallpulver hergestellt ist; und einen Schritt zum Formen des gekneteten Produkts in mehrere schichtartige Formelemente, wobei die Bedingung beim Kneten in dem entsprechenden Schritt und die Bedingung beim Formen in dem entsprechenden Schritt so eingestellt werden, dass die mehreren geformten Elemente die Bedingung erfüllen, dass eine Magnetisierung von 4,0 × 10^–5 bis 6,0 × 10^–5 Wb × m × kg^–1 auftritt, wenn ein Magnetfeld von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 angelegt wird.
Wenn die Bedingungen beim Kneten in dem entsprechenden Herstellungsschritt und die Bedingungen beim Formen in dem entsprechenden Formungsschritt so eingestellt werden, dass die geformten Produkte die zuvor genannte Bedingung erfüllen, wenn das Magnetfeld angelegt wird, kann auch der Zustand der Verteilung des thermoplastischen Harzes und des elektrisch leitenden Teilchens in dem PTC-Thermistorkörper somit auch auf einen vorteilhaften Zustand eingestellt werden, wodurch die zuvor genannten Wirkungen der vorliegenden Erfindung erreicht werden. Des weiteren stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines PTC-Thermistors bereit, der zumindest zwei gegenüberliegende Elektroden in einem Thermistorkörper aufweist, der zwischen den beiden Elektroden angeordnet ist und ein positives Widerstands-Temperatur-Verhalten aufweist; das Verfahren umfasst einen Schritt zum Bilden eines PTC-Thermistorkörpers durch eines der zuvor genannten Verfahren zur Herstellung eines PTC-Thermistorkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung; und einen Schritt zum Anordnen des PTC-Thermistorkörpers zwischen den beiden Elektroden und das elektrische Verbinden der beiden Elektroden und des PTC-Thermistorkörpers miteinander.
Das Verfahren zum Herstellen eines PTC-Thermistors gemäß der vorliegenden Erfindung kann angewendet werden, um effizient und zuverlässig den zuvor beschriebenen PTC-Thermistor der vorliegenden Erfindung mit hoher Produktionsausbeute herzustellen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Schnittansicht, in der die grundlegende Konfiguration einer bevorzugten Ausführungsform des PTC-Thermistorkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt ist;
2 ist eine Ansicht, die ein SEM-Photo eines fadenartigen Metallpulvers zeigt, das in dem in 1 dargestellten PTC-Thermistorkörper enthalten ist;
3 ist eine Ansicht, in der ein SEM-Photo eines nicht-fadenartigen Metallpulvers zum Vergleich mit dem in 2 gezeigten Metallpulver dargestellt ist;
4 ist eine schematische Schnittansicht, in der die grundlegende Konfiguration einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen PTC-Thermistors gezeigt ist;
5 ist ein Graph, der das entsprechende Widerstands-Temperaturverhalten von PTC-Thermistoren gemäß den Beispielen 1 bis 4 zeigt;
6 ist ein Graph, der die entsprechenden Widerstands-Temperatureigenschaften von PTC-Thermistoren gemäß den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 zeigt; und
7 ist ein Graph zum Vergleichen entsprechender Änderungen im Widerstandswert, die erhalten werden, wenn die PTC-Thermistoren gemäß den Beispielen 1 und 3 und gemäß dem Vergleichsbeispiel 2 wiederholt betrieben werden (abwechselnd betrieben und nicht betrieben werden).
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Erläuterungen werden identische oder äquivalente Teile mit gleichen Bezugszeichen belegt, ohne dass deren Beschreibung dann wiederholt wird.
1 ist eine schematische Schnittansicht, die die grundlegende Konfiguration einer bevorzugten Ausführungsform des PTC-Thermistorkörpers gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 2 ist eine Ansicht, in der ein SEM-Photo eines fadenartigen Metallpulvers gezeigt ist, das in dem in 1 gezeigten PTC-Thermistorkörper enthalten ist. 3 ist eine Ansicht, in der ein SEM-Photo eines nicht-fadenartigen Metallpulvers zum Vergleich mit dem in 2 gezeigten Metallpulver dargestellt ist. 4 ist eine schematische Schnittansicht, in der eine grundlegende Konfiguration einer bevorzugten Ausführungsform des PTC-Thermistors gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt ist.
Der in 4 gezeigte PTC-Thermistor 10 ist hauptsächlich aus zwei Elektroden 2, 3, die einander gegenüberliegend angeordnet sind; einem Thermistorkörper 1, der zwischen den Elektroden 2, 3 angeordnet ist und ein positives Widerstands-Temperaturverhalten aufweist; einem Anschluss 4, der elektrisch mit der Elektrode 2 verbunden ist, und einem Anschluss 5, der elektrisch mit der Elektrode 3 verbunden ist, aufgebaut.
Die Elektroden 2, 3 besitzen beispielsweise eine flache Form und unterliegen keiner Einschränkung, solange sie eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen, um als eine Elektrode für einen PTC-Thermistor zu dienen. Die Anschlüsse 4, 5 unterliegen keiner Einschränkung, sofern die elektrische Leitfähigkeit ausreicht, um Elektronen aus den entsprechen Elektroden 2, 3 nach außen abzuführen oder von außen einzuprägen. Der PTC-Thermistorkörper des PTC-Thermistors 10, der in 1 gezeigt ist, ist ein geformtes Element bzw. ein Formelement bzw. ein geformter Artikel, mit einem thermoplastischen Harz, einer organischen Verbindung mit geringem Molekulargewicht und einem elektrisch leitenden Teilchen mit einer elektrischen Leitfähigkeit. Der PTC-Thermistorkörper 1 ergibt eine Magnetisierung von 4,0 × 10^–5 bis 6,0 × 10^–5 Wb × m × kg^–1, wenn ein Magnetfeld von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 angelegt wird. Da der PTC-Thermistorkörper 1 ein Metallpulver aufweist, wird dieses magnetisiert, wenn das Magnetfeld angelegt wird, wodurch die Magnetisierung des PTC-Thermistorkörpers gemessen werden kann.
Durch das Erfüllen dieser Bedingung in Bezug auf das angelegte Magnetfeld und die entstehende Magnetisierung kann ein ausreichend geringer Widerstandswert bei Raumtemperatur im nicht betriebenen Zustand erreicht werden. Dies stellt auch ein ausreichend großes Änderungsverhältnis zwischen dem Widerstandswert bei Raumtemperatur im nicht betriebenen Zustand und im betriebenen Zustand bereit. Ferner kann dadurch die Änderung der elektrischen Eigenschaften des Thermistors ausreichend reduziert werden, nachdem dieser häufigen Temperaturänderungen (Zyklen mit Aufheizen und Abkühlen) unterzogen wurde. Auch können Schwankungen im Bauteilwiderstand des PTC-Thermistors 10 deutlich gesenkt werden. Dadurch kann in ausreichender Weise eine Kurzschlussbildung des PTC-Thermistorkörpers 1 während des Betriebs vermieden werden. Dadurch kann auch die Qualität des PTC-Thermistors 10 stabilisiert und die Produktionsausbeute verbessert werden. Die Erfinder nehmen an, dass der Grund, warum die zuvor genannten Auswirkungen erreicht werden können, darin liegt, dass das Erfüllen der oben genannten Bedingung zwischen dem angelegten Magnetfeld und der Magnetisierung zu einer Verteilung des magnetischen Pulvers in dem thermoplastischen Harz in einer ausreichend gleichmäßigen Weise führt. Dies wird nachfolgend mit Bezug zu experimentellen Daten in den Beispielen, die nachfolgend angegeben sind, detaillierter erläutert.
Im Hinblick auf das Erhalten der Auswirkungen der vorliegenden Erfindung in zuverlässiger Weise, ist das thermoplastische Harz, das in dem PTC-Thermistorkörper 1 enthalten ist, vorzugsweise ein kristallines Polymer. Um zu verhindern, dass das thermoplastische Harz fließt und den Körper deformiert, wenn die organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht während des Betriebs schmilzt, liegt der Schmelzpunkt des thermoplastischen Harzes vorzugsweise höher als jener der organischen Verbindung mit geringem Molekulargewicht und liegt vorzugsweise bei mindestens 30 Grad, noch besser bei 30 bis 110 Grad C. Der Schmelzpunkt des thermoplastischen Harzes liegt vorzugsweise zwischen 70 Grad C und 200 Grad C.
Spezielle Beispiele des thermoplastischen Harzes enthalten (1) Polyolefine (beispielsweise Polyethylen); (2) Copolymere (beispielsweise Ethylen/Vinylazetatcopolymer), die aus mindestens einer Art aus Olefin (beispielsweise Ethylen oder Popylen) und einer wiederholenden Einheit auf der Grundlage eines für Olefin nicht gesättigten Monomers mit mindestens einer Art an polarer Gruppe gebildet ist; (3) Polymere aus Vinyl und Vinylidenhaliden (beispielsweise Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid und Polyvinylidenfluorid); (4) Polyamide (bei spielsweise 12-Nylon); (5) Polystyren; (6) Polyacrylonitril; (7) thermoplastische Elstomere; (8) Polyethylenoxid und Polyazetal; (9) thermoplastisch modifizierte Zellulose; (10) Polysulfone; und (11) Polymethyl(meth)Acrylat.
Speziellere Beispiele enthalten (1) hochdichtes Polyethylen (beispielsweise Produktname: HI-ZEX 2100JP (hergestellt von Mitsui Chemicals Inc.) und Marlex 6003 (hergestellt von Phillips)); (2) Polyethylen mit geringer Dichte (beispielsweise Produktname: LC500 (hergestellt von Japan Polychem Corp) und DYMH-1 (hergestellt von Union Carbide)); (3) mitteldichtes Polyethylen (beispielsweise Produktname: 2640M (hergestellt von Gulf)); (4) Ethylen/Ethylacrylat Copolymer (beispielsweise Produktname: DPD6169 (hergestellt von Union Carbide)); (5) Ethylen/Acrysäure Copolymer (beispielsweise Produktname: EAA455 (hergestellt von Dow Chemical)); (6) Hexafluoroethylen/Tetrafluoroethylen Copolymer (beispielsweise Produktname: FEP100 (hergestellt von DuPont)); und (7) Polyvinylidenfluorid (beispielsweise Produktname: Kynar 461 (hergestellt von Penvalt)).
Vorzugsweise besitzt ein derartiges thermoplastisches Harz ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts Mw von 10.000 bis 5.000.000. Diese thermoplatischen Harze können einzeln oder in Kombination aus zwei oder mehreren Harzen verwendet werden. Es können auch Harze mit einer Struktur verwendet werden, in denen unterschiedliche Arten an thermoplastischen Harzen eine Kreuzverbindung bzw. Vernetzung aufweisen.
Vom Standpunkt des Erreichens der Wirkungen der vorliegenden Erfindung in zuverlässigerer Weise kann der PTC-Thermistorkörper 1 vorzugsweise eine organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht aufweisen. In diesem Falle ist im Hinblick auf das zuvor gesagte die organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht, die in den PTC-Thermistorkörper 1 enthalten ist, vorzugsweise ein kristallines Polymer. Vorzugsweise besitzt die organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 100 bis 2000. Vorzugsweise ist die organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht in einem festen Zustand bei einer Temperatur von 20 Grad C bis 30 Grad C.
Ein spezielles Beispiel der organischen Verbindung mit geringem Molekulargewicht beinhaltet Wachse, Öle und Fette, Fettsäuren, höhere Alkohole, und dergleichen. Diese organischen Verbindungen mit geringem Molekulargewicht werden kommerziell hergestellt und es können kommerziell erhältliche Produkte in der angebotenen Weise verwendet werden. Diese organischen Verbindungen mit geringem Molekulargewicht können einzeln oder in Kombination aus zwei oder mehr Bestandteilen eingesetzt werden.
Zu Beispielen von Inhaltsstoffen von Wachsen, Ölen und Fetten gehören Kohlenwasserstoffe (beispielsweise alkanartige lineare Kohlenwasserstoffe mit einer Kohlenstoffanzahl von 22 oder mehr), Fettsäuren (beispielsweise Fettsäuren von alkanartigen linearen Kohlenwasserstoffen mit einem Kohlenstoffanteil von 22 oder mehr), Fettsäureester (Methylester von ungesättigten Fettsäuren, die aus einer gesättigten Fettsäure mit einer Kohlenstoffanzahl von 20 oder mehr und einem niedrigen Alkohol, etwa Methylalkohol gewonnen wurden), Fettsäureamide (z. B. primäre Amide aus einer gesättigten Fettsäure mit einer Kohlenstoffanzahl von 10 oder weniger und ungesättigte Fettsäureamide (etwa Oleinsäureamid und Eruzidsäureamid), Fettsäureamine (beispielsweise aliphatische primäre Amine mit einer Kohlenstoffanzahl von 16 oder höher), und höhere Alkohole (beispielsweise N-Alkyl-Alkohole mit einer Kohlenstoffanzahl von 16 oder mehr).
Zu speziellen Beispielen der organischen Verbindung mit geringem Molekulargewicht gehören Paraffinwachs (beispielsweise Tetracosan C₁₂H₅₀ mit einem Schmelzpunkt (mp) von 49 Grad C bis 52 Grad C, Hexatriacontan, C₃₆H₇₄ mit einem Schmelzpunkt von 73 Grad C und Produktnamen HNP-10 (hergestellt von Nippon Seiro Co., Ltd) mit einem Schmelzpunkt von 75 Grad C und HNP-3 (hergestellt von Nippon Seiro Co., Ltd.) mit einem Schmelzpunkt von 66 Grad C.); mikrokristallines Wachs (beispielsweise mit Produktnamen Hi-Mic-1080 (hergestellt von Nippon Seiro Co., Ltd.) mit einem Schmelzpunkt von 83 Grad C; Hi-Mic-1045 (hergestellt von Nippon Seiro Co., Ltd.) mit einem Schmelzpunkt von 70 Grad C, Hi-Mic-2045 (hergestellt von Nippon Seiro Co., Ltd.) mit einem Schmelzpunkt von 64 Grad C, Hi-Mic-3090 (hergestellt von Nippon Seiro Co., Ltd.) mit einem Schmelzpunkt von 89 Grad C., Seratta 104 (hergestellt von Nippon Petroleum Refining Ca., Ltd.) mit einem Schmelzpunkt von 96 Grad C und 155 Microwax (hergestellt von Nippon Petroleum Refining Co., Ltd.) mit einem Schmelzpunkt von 70 Grad C); Fettsäuren (beispielsweise Behensäure (hergestellt von Nippon Fine Chemical Co., Ltd.) mit einem Schmelzpunkt von 81 Grad C, Stearinsäure (hergestellt von Nippon Fine Chemical Co., Ltd.) mit einem Schmelzpunkt von 72 Grad C; Palmitinsäure (hergestellt von Nippon Fine Chemical Co., Ltd.) mit einem Schmelzpunkt von 64 Grad C); Fettsäureester (beispielsweise Arachinmethylester (hergestellt von Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) mit einem Schmelzpunkt von 48 Grad C); und Fett säureamide (beispielsweise Oleinsäureamid (hergestellt von Nippon Fine Chemical Co., Ltd.) mit einem Schmelzpunkt von 76 Grad C). Abhängig von den Betriebstemperaturen und dergleichen wird eine oder mindestens zwei der Arten an organischer Verbindung mit geringem Molekulargewicht selektiv eingesetzt.
Vorzugsweise ist das in dem PTC-Thermistorkörper 1 verwendete Metallpulver hauptsächlich aus Nickel aufgebaut, insbesondere fadenartigen Teilchen, die aus Nickel hergestellt sind. Vorzugsweise enthält das Metallpuffer ein primäres Teilchen, und besitzt eine filamentartige Struktur, wobei ungefähr 10 bis 1000 primäre Teilchen, die aus Nickel hergestellt sind, zu einer Kette verbunden sind. In der Beschreibung findet ein „fadenartiges Teilchen, das aus Nickel hergestellt ist" ein Teilchen mit einer Form, in der ungefähr 10 bis 1000 primäre Teilchen (mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 100 bis 2000 Nanometer), die aus Nickel hergestellt sind, wobei diese Teilchen zusammen zu einer Kette verbunden sind. In der Beschreibung bezeichnet eine „spezifische Oberfläche" des fadenartigen Teilchens, das aus Nickel hergestellt ist, die spezifische Oberfläche, die durch eine Stickstoffgasabsorptionstechnik auf der Grundlage des Einzelpunkt-BET-Verfahrens bestimmt wird.
Wie das in 2 beispielhaft dargestellte Teilchen besitzt das Metallpulver, das in dem PTC-Thermistorkörper eingesetzt wird, vorzugsweise eine spezifische Oberfläche von 0,8 bis 2,5 m² × g^–1, wie dies durch das BET-Einzelpunkt-Verfahren ermittelt wird, und eine Volumendichte von 0,25 bis 0,40 g × cm^–3, wie dies durch einen Volumendichtemessverfahren entsprechend JIS K 5105 ermittelt wird.
Ein derartiges Metallpulver (elektrisch leitendes Teilchen) ist vorzugsweise ein Teilchen, das durch eine Zerfallsreaktion einer Verbindung erhalten wird, die durch die folgende Formel (I) ausgedrückt werden kann: M(Co)₄ (I)wobei M mindestens ein Element ist, das aus der Gruppe Ni, Fe und Cu ausgewählt wird. Unter diesen Elementen ist Nickel das am geeigneteste Material.
Das Teilchen wird durch Ingangsetzen der Reaktion M(CO)₄ → M + 4 CO gebildet. Das durch die Zerfallsreaktion von M(Co)₄ hergestellte Metallpulver kann zu einer gesteuerten Teilchengröße und Teilchenform in dem zuvor genannten bevorzugten Bereichen in Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen führen.
Spezielle Beispiele des Metallpulvers, das in dem PTC-Thermistorkörper verwendet wird, sind erhältlich unter dem Produktnamen INCO Type 210, 255 und 270 in Form eines Nickelpulvers (hergestellt von Inco Ltd.).
Die Primärteilchen besitzen vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von mindestens 0,1 μm und besser von ungefähr 0,1 bis 4,0 μm. Somit besitzen die Primärteilchen eine mittlere Teilchengröße von 1,0 bis 4,0 μm. Die mittlere Teilchengröße wird durch das Fischer-Verfahren mit abgestimmten Sieben gemessen.
Wenn die Masse des Metallpulvers, das in dem PTC-Thermistorkörper 1 enthalten ist, 4 bis 7 mal gleich der Gesamtmasse des thermoplastischen Harzes und des organischen Materials mit geringem Molekulargewicht ist, können ein ausreichender geringer Widerstandswert bei Raumtemperatur im nicht betriebenen Zustand, ein großes Widerstandsänderungsverhältnis und geringe Schwankungen des Bauteilwiderstands erreicht werden.
Wenn die Menge des Metallpulvers zu gering ist, ist der Widerstandwert bei Raumtemperatur im nicht betriebenen Zustand nicht ausreichend gering. Wenn die Metallpulvermenge zu groß ist, ist es im Gegensatz dazu schwierig, ein großes Widerstandsänderungsverhältnis zu erhalten, wodurch eine ungleichmäßige Mischung erreicht wird und Schwankungen in dem Bauteilwiderstand des PTC-Thermistors 10 auftreten können.
Es wird nun eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines PTC-Thermistorkörpers und des PTC-Thermistors beschrieben.
Zunächst wird in einem Schritt zum Erzeugen eines gekneteten Produkts dieses hergestellt, das mindestens ein thermoplatisches Harz und ein elektrisch leitendes Teilchen, das aus einem Metallpulver aufgebaut ist, enthält. Der Fall, dass das geknetete Produkt ferner eine organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht aufweist, wird nachfolgend erläutert.
Zunächst werden das thermoplastische Harz und die organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht in einem Lösungsmittel aufgelöst, das die beiden Komponenten auflösen kann. Zu der resultierenden Lösung wird das zuvor getrocknete Metallpulver hinzugefügt. Die Mischung wird wärmebehandelt, während diese beispielsweise unter Anwendung einer Rühreinrichtung gerührt wird. Diese Wärmebehandlung ist als Kneten bekannt. Die Wärmebehandlungstemperatur liegt vorzugsweise beim Schmelzpunkt des thermoplastischen Harzes oder höher und liegt vorzugsweise um 5 Grad bis 40 Grad C höher als der Schmelzpunkt des thermoplastischen Harzes.
Es können bekannte Knetverfahren hierfür eingesetzt werden. Es ist ausreichend, wenn dieser Vorgang ungefähr 10 bis 120 Minuten unter Anwendung der Rühreinrichtung, etwa einer Kneteinrichtung, einem Extruder, einer Mühle, oder dergleichen ausgeführt wird. Insbesondere kann beispielsweise Labo Plastomill (hergestellt von Toyo Seiki Seiaku sho, Ltd.) eingesetzt werden.
Bei Bedarf kann das geknetete Produkt weiter pulverisiert bzw. zerkleinert werden und dieses pulverisierte Produkt kann erneut geknetet werden. Während des Knetens kann ein Antioxidationsmittel in das Produkt eingeführt werden, um zu verhindern, dass das thermoplatische Harz thermisch zerfällt. Es können beispielsweise Phenole, Organoschwefelverbindungen, Phosphite, und dergleichen als Antioxidationsmittel verwendet werden.
Die Schmelz/Knet-Temperatur und die Knetzeit oder die Schmelz/Knet-Bedingungen zum Schmelzen/Kneten für die gleiche Probe können mehrere Male während des entsprechenden Schrittes geprüft werden, wodurch das Maß an Verteilung (Zustand der Verteilung des Metallpulvers) in dem PTC-Thermistorkörper 1 eingestellt werden kann.
Nachfolgend wird in einem Formungsschritt das geknetete Produkt in mehrere schichtartige geformte Partikel bzw. Elemente geformt (PTC-Thermistorkörper). Genauer gesagt, das geknetete Produkt wird in eine Schicht gerollt, die eine vorbestimmte Dicke aufweist, die nachfolgend einem Formungsschritt unterzogen wird, etwa einem Pressen, wodurch schichtartige geformte Element bzw. Artikel (PTC-Thermistorkörper) gewonnen werden. Ferner kann das schichtartige geformte Element (PTC-Thermistorkörper) auf eine Größe von beispielsweise ungefähr 1 mm × 1 mm gebracht werden.
Anschließend wird in einem Schritt zum Messen der Magnetisierung die Magnetisierung der sich ergebenden geformten Elemente (PTC-Thermistorkörper) gemessen, während ein Magnetfeld von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 angelegt wird. Dabei werden alle geformten Elemente einzeln der Magnetisierungsmessung unterzogen. Wenn alle geformten Elemente als den gleichen Verteilungszustand aufweisend betrachtet werden können im Hinblick auf die beteiligten Materialien, etwa das Metallpulver (elektrisch leitendes Teilchen), die darin enthalten sind, wird mindestens ein geformtes Element ausgewählt, um dessen Magnetisierung zu messen, und die Magnetisierung aller geformter Elemente wird auf der Grundlage der gemessenen Magnetisierung bewertet.
Dabei wird der Wert der Magnetisierung bei einem Magnetfeld von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 im Thermistorkörper als der arithmetische Mittelwert von Daten (Magnetisierungswerten) genommen, die zumindest aus 5 unterschiedlichen Messproben ermittelt werden, die unter den gleichen Fertigungsbedingungen hergestellt wurden.
Im Hinblick auf das Erreichen der Auswirkungen der vorliegenden Erfindung in zuverlässigerer Weise, liegt der Minimalwert der Daten (Magnetisierungswerte), die durch mindestens fünf unterschiedliche Messproben ermittelt wurden, bei vorzugsweise 3,8 × 10^–5 bis 4,0 × 10^–5 Wb × m × kg^–1. Im Hinblick auf das Erreichen der vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Erfindung in zuverlässigerer Weise wird der Maximalwert der Daten (Magnetisierungswerte), die durch mindestens fünf unterschiedliche Messproben erhalten werden, vorzugsweise auf 6,0 × 10^–5 bis 6,1 × 10^–5 Wb × m × kg^–1 festgelegt. Im Hinblick auf das Erreichen der Wirkungen der vorliegenden Erfindung in zuverlässigerer Weise ist die Differenz zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert (maximaler Wert – minimaler Wert) der Daten (Magnetisierungswerte), die durch mindestens fünf unterschiedliche Messproben ermittelt wurden, vorzugsweise nicht größer als 0,8 × 10^–5 Wb × m × kg^–1. Es ist ferner vorteilhaft, wenn die Differenz zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert (maximaler Wert – minimaler Wert) kleiner ist.
In einem Auswahlschritt werden jene Elemente ausgewählt, die die Bedingung erfüllen, dass eine Magnetisierung von 4,0 × 10^–5 bis 6,0 × 10^–5 Wb × m × kg^–5 erhalten wird, aus den mehreren geformten Elementen ausgewählt, und Elemente, die diese Erfindung nicht erfüllen, werden verworfen. Die Elemente, die die Bedingung erfüllen, dass eine Magnetisierung von 4,0 × 10^–5 bis 6,0 × 10^–5 Wb × m × kg^–1 erfüllt wird, werden als der PTC-Thermistorkörper 1 der vorliegenden Erfindung verwendet.
Anschließend wird unter Anwendung eines derart hergestellten PTC-Thermistorkörpers 1 ein Thermistor 10 mittels eines bekannten Herstellungsverfahrens gefertigt. D. h., Elektroden 2, 3 werden vorbereitet, und der PTC-Thermistorkörper 1 wird zwischen den Elektroden 2, 3 angeordnet. Danach werden die Anschlüsse 4, 5 elektrisch mit den Elektroden 2, 3 verbunden, wodurch der Thermistor 10 fertiggestellt wird.
Die folgenden Schritte des Gruppierens und Zerkleinerns können zwischen den zuvor beschriebenen Schritt des Formens und des Messens der Magnetisierung vorgesehen werden. D. h., aus den mehreren geformten Elementen, die nach dem Formungsschritt erhalten werden, werden jene, die unter den gleichen Formungsbedingungen aus dem gekneteten Produkt hergestellt wurden, als zu der gleichen Gruppe gehörende Elemente eingestuft, um damit mindestens eine Gruppe aus den mehreren geformten Elementen zu bilden. In diesem Eingruppierungsschritt werden die geformten Elemente des gekneteten Produkts, die zu einer einzelnen Gruppe gehören, wobei deren Elemente den gleichen Formungsbedingungen aus dem gekneteten Produkt geschaffen wurden, als gleich im Hinblick auf die Magnetisierungseigenschaften betrachtet, und mindestens eines der geformten Elemente, das zu dieser Gruppe gehört, wird als eine Probe zum Bewerten der Magnetisierungseigenschaft zum Repräsentieren dieser Gruppe ausgewählt.
Nachfolgend wird im Pulverisierungs- bzw. Zerkleinerungsschritt mindestens eines der geformten Elemente, das zu der gleichen Gruppe in der zuvor genannten mindestens einen Gruppe gehört, willkürlich ausgewählt und anschließend wird das ausgewählte mindestens eine geformte Element zerkleinert, um damit ein pulverisiertes bzw. zerkleinertes Produkt des geformten Elements für jede Gruppe zu erhalten. Es wird somit nur das geformte Element, das als Probe zum Bewerten der Magnetisierungseigenschaften dient, zerkleinert und dessen Magnetisierung wird gemessen, um die Magnetisierungseigenschaft der gesamten Gruppe zu bewerten.
In diesem Falle wird in dem nachfolgenden Messschritt die Magnetisierung des zerkleinerten Produkts (Teilchen), das durch Zerkleinern des PTC-Thermistorkörpers erhalten wird, gemessen, während ein Magnetfeld von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 angelegt wird.
In dem nachfolgenden Auswahlschritt werden die geformten Elemente der Gruppe, die die zerkleinerten Produkte enthalten, die die Bedingung einer Magnetisierung von 4,0 × 10^–5 bis 6,0 × 10^–5 Wb × m × kg^–1 erfüllen, als der PTC-Thermistorkörper 1 der vorliegenden Erfindung ausgewählt, und die geformten Elemente, die zu Gruppen gehören, die die zuvor genannte Bedingung nicht erfüllen, werden ausgeschlossen.
Wenn die Knetbedingungen beim Schritt zum Herstellen des gekneteten Produkts und die Formbedingungen in dem Schritt des Formgebens vorab durch Experiment oder dergleichen festgelegt werden können, so dass die nach dem Formgebungsschritt erhaltenen geformten Elemente die Bedingung erfüllen, dass eine Magnetisierung von 4,0 × 10^–5 bis 6,0 × 10^–5 Wb × m × kg^–1 beim einem angelegten Magnetfeld von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 auftritt, können die nach dem Formgebungsschritt erhaltenen geformten Elemente als der PTC-Thermistorkörper 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden, ohne dass der Schritt des Messens der Magnetisierung und des Auswählens nach dem Formgebungsschritt ausgeführt werden.
Beispielsweise werden die Schmelz/Knet-Temperatur und die Knetzeit oder die Schmelz/Knet-Bedingungen zum Kneten/Schmelzen der gleichen Probe mehrere Male während des Schritts zum Herstellen des gekneteten Produkts analysiert, wodurch eine Bedingung festgelegt werden kann, bei der das Ausmaß an Verteilung (Zustand der Verteilung) des Metallpulvers in dem PTC-Thermistorkörper optimiert wird.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr weiterhin detailliert mit Bezug zu Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
Tabelle 1 zeigt Bestandteile und ihre Anteile in jedem Thermistorkörper gemäß den Beispielen 1 bis 5 und gemäß den Vergleichsbeispielen 1 bis 3. Tabelle 2 zeigt Ergebnisse der Messung der Magnetisierung in den Beispielen 1 bis 5 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3. Tabelle 3 zeigt Ergebnisse des Bewertens der einzelnen Thermistorkörper auf der Grundlage der Messergebnisse, die in Tabelle 2 gezeigt sind. Der „Mittelwert" der „Magnetisierung" jedes Thermistorkörpers, der in 3 gezeigt ist, ist der arithmetische Mittelwert der Magnetisierungsdaten (in Tabelle 2 gezeigt) aus 20 Messproben, die für jeden Thermistorkörper vorbereitet wurden.
Beispiel 1
Es wurden ein Polyethylen mit geringer Dichte (hergestellt von Nippon Seiro Co. Ltd. unter dem Produktnamen LC500 mit einer Schmelztemperatur (mp) von 108 Grad C), Oleinsäureamid (hergestellt von Nippon Fine Chemical Co., Ltd. mit einem Schmelzpunkt von 76 Grad C) und ein fadenartiges Nickelpulver (hergestellt von Inco Ltd. unter dem Produktnamen Typ 210 Nickelpulver) als ein thermoplastisches Harz, eine organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht und ein Metallpulver verwendet. Das Metallpulver besitzt eine Volumendichte(BD) von 0,25 g cm^–3 und eine spezifische Oberfläche (SSA) von 2,42 m² × g^–1. Das Mischverhältnis (Massenverhältnis) vom thermoplastischen Harz zu der organischen Verbindung mit geringem Molekulargewicht und dem Metallpulver beträgt 14:3:83. Im Folgenden wird „thermoplastisches Harz zu organischer Verbindung mit geringem Molekulargewicht zu Metallpulver" als „A:B:C" bezeichnet.
Zunächst wurden das thermoplastische Harz, die organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht und das Metallpulver in eine Mühle eingeführt und 16 Minuten lang bei 140 Grad C geknetet. Danach wurde das resultierende geknetete Produkt pulverisiert bzw. zerkleinert und das pulverisierte Produkt wurde erneut in die Mühle eingeführt und wurde wieder 20 Minuten bei 120 Grad C geknetet.
Danach wurden aus dem resultierenden gekneteten Produkt 20 schichtartige geformte Artikel bzw. Elemente hergestellt. Insbesondere wurde dieses geknetete Produkt in eine ebene Masse geformt, die dann durch heiße Einpressplatten von beiden Seiten aus gehalten und bei 350 Grad C geformt wurde, wodurch 20 geformte Elemente mit jeweils einer Größe von 50 mm × 50 mm mit einer Dicke von 5 mm erhalten wurden. Anschließend wurden alle 20 geformten Elemente bearbeitet, wodurch 20 Thermistorkörper (Proben) erhalten wurden. Danach wurden alle 20 Thermistorkörper (Proben) pulverisiert zu Teilchen mit einer Teilchengröße von ungefähr 1 mm.
Als nächstes wurde die Magnetisierung jeder Probe bei einem Anlegen der Magnetfelder von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 gemessen. Für die Messung der Magnetisierung wurde ein Schwingungsprobenmagnetometer (hergestellt von Toei Industry Co., Ltd.) verwendet.
Beispiel 2
Es wurden ein Polyethylen mit geringer Dichte (hergestellt von Mitsui Chemicals Inc. unter den Produktnamen HI-ZEX 2100 JP mit einem Schmelzpunkt von 127 Grad C), ein Paraffinwachs (hergestellt von Nippon Seiro Co., Ltd. unter den Produktnamen HNP-10 mit einem Schmelzpunkt von 75 Grad C) und ein fadenartiges Nickelpulver (hergestellt von Inco Ltd. unter den Produktnamen Typ 210 Nickelpulver) als ein thermoplastisches Harz, eine organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht und ein Metallpulver verwendet. Das Metallpulver besaß eine Volumendichte (BD) von 0,37 g × cm^–3 und eine spezifische Oberfläche (SSA) von 1,97 m² × g^–1. Das Mischverhältnis (Massenverhältnis) betrug A:B:C = 14:3:83.
Zuerst wurden das thermoplastische Harz, die organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht und das Metallpulver in eine Mühle eingeführt und wurden 30 Minuten lang bei 155 Grad C geknetet. Anschließend wurde das resultierende geknetete Produkt zerkleinert und das zerkleinerte Produkt wurde erneut in die Mühle eingeführt und wiederum 30 Minuten lang bei 150 Grad C geknetet. Unter Anwendung der gleichen Prozedur und der gleichen Bedingungen wie beim Beispiel 1 wurden dann 20 schichtartige geformte Elemente aus dem sich ergebenden gekneteten Produkt hergestellt. Unter Anwendung der gleichen Verfahrenstechnik und Bedingungen wie beim Beispiel 1 wurden alle 20 Thermistorkörper (Proben) zerkleinert in entsprechende Teilchen mit einer Teilchengröße von ungefähr 1 mm. Nachfolgend wurden unter Anwendung der gleichen Abfolge und Bedingungen wie beim Beispiel 1 die Magnetisierungswerte jeder Probe bei Anliegen eines Magnetfeldes von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 gemessen.
Beispiel 3
Es wurden ein Polyethylen mit geringer Dichte (hergestellt von Mitsui Chemicals Inc. unter dem Produktnamen SP2510 mit einem Schmelzpunkt von 121 Grad C), ein Paraffinwachs (hergestellt von Nippon Seiro Co., Ltd. unter den Produktnamen HNP-10 mit einem Schmelzpunkt von 75 Grad C) und ein fadenartiges Nickelpulver (hergestellt von Inco Ltd. unter den Produktnamen Typ 210 Nickelpulver) als ein thermoplastisches Harz, eine organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht und ein Metallpulver verwendet. Das Metallpulver besaß eine Volumendichte (BD) von 0,32 g × cm^–3 und eine spezifische Ober fläche (SSA) von 1,73 m² × g^–1. Das Mischverhältnis (Massenverhältnis) betrug A:B:C = 14:3:83.
Zunächst wurden das thermoplastische Harz, die organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht und das Metallpulver in eine Mühle eingeführt und wurden 60 Minuten lang bei 160 Grad C geknetet. Unter Anwendung der gleichen Prozeduren und Bedingungen wie beim Beispiel 1 wurden dann 20 schichtartige geformte Elemente aus dem resultierenden gekneteten Produkt hergestellt. Danach wurden unter Anwendung der gleichen Verfahren und Bedingungen wie beim Beispiel 1 alle 20 Thermistorkörper (Proben) in Teilchen mit einer Teilchengröße von ungefähr 1 mm zerkleinert. Unter Anwendung der gleichen Prozeduren und Bedingungen wie beim Beispiel 1 wird die Magnetisierung bei jeder Probe beim Anlegen eines Magnetfeldes von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 gemessen.
Beispiel 4
Es wurden ein Polyethylen mit geringer Dichte (hergestellt von Nippon Seido Co. Ltd. unter dem Produktnamen LC500 mit einem Schmelzpunkt von 108 Grad C), ein Oleinsäureamid (hergestellt von Nippon Fine Chemical Co., Ltd. mit einem Schmelzpunkt von 76 Grad C) und ein fadenartiges Nickelpulver (hergestellt von Inco Ltd. unter den Produktnamen Typ 210 Nickelpulver) als thermoplastisches Harz, organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht und Metallpulver verwendet. Das Metallpulver besaß eine Volumendichte (BD) von 0,39 g × cm^–3 und eine spezifische Oberfläche (SSA) von 1,51 m² × g^–1. Das Mischverhältnis (Massenverhältnis) betrug A:B:C = 12:3:85.
Beispiel 5
Es wurden PVDF (hergestellt von Mitsubishi Chemical Corp. unter dem Produktnamen Kynar 7200 mit einem Schmelzpunkt von 122 Grad C), Paraffinwachs (hergestellt von Nippon Seido Co., Ltd. unter den Produktnamen HNP-10 mit einem Schmelzpunkt von 75 Grad C) und ein fadenartiges Nickelpulver (hergestellt von Inco Ltd. unter den Produktnamen Typ 210 Nickelpulver) als thermoplastisches Harz, organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht und Metallpulver verwendet. Das Metallpulver besaß eine Volumendichte (BD) von 0,33 g × cm^–3 und eine spezifische Oberfläche (SSA) von 1,88 m² × g^–1. Das Mischverhältnis (Massenverhältnis) betrug A:B:C = 16:3:83.
Vergleichsbeispiel 1
Es wurde ein Polyethylen mit geringer Dichte (hergestellt von Mitsui Chemicals Inc. unter dem Produktnamen SP2510 mit einem Schmelzpunkt von 121 Grad C), ein Paraffinwachs (hergestellt von Nippon Seido Co. Ltd. mit dem Produktnamen HNP-10 mit einem Schmelzpunkt von 75 Grad C) und ein fadenartiges Nickelpulver (hergestellt von Inco Ltd. mit dem Produktnamen Typ 255 Nickelpulver) als ein thermoplastisches Harz, eine organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht und ein Metallpulver verwendet. Das Metallpulver besaß eine Volumendichte (BD) von 0,65 g × cm^–3 und eine spezifische Oberfläche (SSA) von 0,53 m² × g^–1. Dieses Metallpulver besaß eine kleinere spezifische Oberfläche und eine größere Volumendichte, wenn es in einer kettenartigen Struktur war, wie dies beispielsweise in 2 gezeigt ist. Das Mischverhältnis (Massenverhältnis) betrug A:B:C = 14:3:83.
Um den PTC-Thermistorkörper des Vergleichsbeispiels 1 zu erhalten, wurde das Metallpulver nicht getrocknet. Das thermoplastische Harz, die organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht und das Metallpulver wurden in eine Mühle eingeführt und wurden 60 Minuten lang bei 150 Grad C geknetet. Anschließend wurde das resultierende geknetete Produkt zerkleinert und das zerkleinerte Produkt wurde erneut in die Mühle eingeführt und 30 Minuten lang bei 150 Grad C erneut geknetet. Danach wurden unter Anwendung der gleichen Verfahren und Bedingungen wie beim Beispiel 1 20 schichtartige verformte Elemente aus dem resultierenden gekneteten Produkt hergestellt. Unter Anwendung der gleichen Verfahren und Bedingungen wie beim Beispiel 1 wurden dann alle 20 Thermistorkörper (Proben) zu Teilchen mit einer Teilchengröße von ungefähr 1 mm zerkleinert. Unter Anwendung der gleichen Verfahren und Bedingungen wie beim Beispiel 1 wurde dann die Magnetisierung jeder Probe beim Anlegen eines Magnetfeldes von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 gemessen.
Vergleichsbeispiel 2
Es wurde ein Polyethylen mit geringer Dichte (hergestellt von Nippon Seiro Co., Ltd. mit dem Produktnamen LC500 mit einem Schmelzpunkt von 108 Grad C), ein Paraffinwachs (hergestellt von Nippon Seiro Co. Ltd. mit dem Produktnamen HNP-10 mit einem Schmelzpunkt von 75 Grad C und ein Rußpulver (hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd. mit dem Produktnamen Tokablack Nr. 4500 Rußpulver) als ein thermoplastisches Harz, eine organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht und ein elektrisch leitendes kleines Teilchen verwendet. Das elektrisch leitende kleine Teilchen besaß eine Volumendichte (BD) von 0,22 g × cm^–3 und eine spezifische Oberfläche (SSA) von 61,2 m² × g^–1. Das Mischverhältnis (Massenverhältnis) betrug A:B:C = 57:3:40.
Um den PTC-Thermistorkörper des Vergleichsbeispiels 2 zu erhalten, wurde das elektrisch leitende kleine Teilchen nicht getrocknet. Das thermoplastische Harz, die organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht und das elektrisch leitende kleine Teilchen wurden in eine Mühle gegeben und wurden 40 Minuten lang bei 55 Grad C geknetet. Unter Anwendung der gleichen Verfahren und Bedingungen wie beim Beispiel 1 wurden dann 20 schichtartige geformte Elemente aus dem resultierenden gekneteten Produkt hergestellt. Unter Anwendung der gleiche Verfahren und Bedingungen wie beim Beispiel 1 wurden dann alle 20 Thermistorkörper (Proben) in Teilchen mit einer Teilchengröße von ungefähr 1 mm zerkleinert. Nachfolgend wurde unter Anwendung der gleichen Verfahren und Bedingungen wie beim Beispiel 1 die Magnetisierung jeder Probe beim Anlegen eines Magnetfeldes von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 gemessen.
Vergleichsbeispiel 3
Es wurden ein Polyethylen mit geringer Dichte (hergestellt von Mitsui Chemicals Inc. mit dem Produktnamen SP2510 mit einem Schmelzpunkt von 121 Grad C), ein Paraffinwachs (hergestellt von Nippon Seiro Co. Ltd. mit dem Produktnamen HNP-10 mit einem Schmelzpunkt von 75 Grad C) und ein kommerziell erhältliches pulverisiertes Produkt aus Nickelpulver (hergestellt von Shimura Kako Co., Ltd.) als thermoplastisches Harz, organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht und Metallpulver verwendet. Das Startmaterial dieses pulverisierten Produkts war unterschiedlich zu M(CO)₄. Dieses pulverisierte Produkt besaß eine Struktur, wie dies in 3 gezeigt ist, die sich von einer kettenartigen (fadenartigen) Struktur unterscheidet. Das Metallpulver besaß eine Volumendichte (BD) von 2,45 g × cm^–3 und eine spezifische Oberfläche (SSA) von 1,20 m² × g^–1. Das Mischverhältnis (Massenverhältnis) betrug A:B:C = 14:3:83.
Um den PTC-Thermistorkörper des Vergleichsbeispiels 3 zu erhalten, wurde das Metallpulver nicht getrocknet. Das thermoplastische Harz, die organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht und das Metallpulver werden dann in einer Mühle gegeben und wurden 60 Minuten lang bei 150 Grad C geknetet. Danach wurden unter Anwendung der gleichen Verfahren und Bedingungen wie beim Beispiel 1 20 schichtartige geformte Elemente aus dem resultierenden gekneteten Produkt hergestellt. Unter Anwendung der gleichen Verfahren und Bedingungen wie beim Beispiel 1 wurden dann alle 20 Thermistorkörper (Proben) in Teilchen mit einer Teilchengröße von ungefähr 1 mm zerkleinert. Anschließend wurde unter Anwendung der gleichen Verfahren und Bedingungen wie beim Beispiel 1 die Magnetisierung jeder Probe bei anliegendem Magnetfeld von 3,98 × 10⁵ A × m^–1 gemessen.
Tabelle 1
Tabelle 2
Tabelle 3
Wie in Tabelle 3 gezeigt ist, besitzt jeder der PTC-Thermistorkörper gemäß den Beispielen 1 bis 5 einen mittleren Wert, einen minimalen und einen maximalen Wert der Magnetisierung, die im Bereich von 4,0 × 10^–5 bis 6,0 × 10^–5 Wb × m × kg^–1 liegen, und damit als in einem Bereich liegend betrachtet werden können, in welchem das thermoplastische Harz, die organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht und das Metallpulver in ausreichend gleichmäßiger Weise verteilt sind.
Dagegen besitzt jeder PTC-Thermistorkörper gemäß den Vergleichsbeispielen 1 und 3 einen Durchschnittswert der Magnetisierung, der außerhalb des Bereichs 4,0 × 10^–5 bis 6,0 × 10^–5 Wb × m × kg^–1 liegt, so dass diese als Proben betrachtet werden können, in denen das thermoplastische Harz, die organische Verbindung mit geringem Molekulargewicht und das Metallpulver nicht in ausreichend gleichmäßiger Weise verteilt sind. Der PTC-Thermistorkörper des Vergleichsbeispiels 2 enthält Rußpulver anstelle eines Metallpulvers als elektrisch leitendes kleines Teilchen, wodurch sich keine Magnetisierung ergibt.
Test zum Bewerten des Widerstands/Temperaturverhaltens von PTC-Thermistoren
Die PTC-Thermistorkörper der Beispiele 1 bis 4 und der Vergleichsbeispiele 1 und 3 wurden separat hergestellt, und es wurden entsprechende Thermistoren daraus gebildet. Anschließend wurde ein Test zum Bewerten des Widerstand-Temperatur-Verhaltens für jeden PTC-Thermistor ausgeführt. 5 ist ein Graph, der entsprechende Widerstands-Temperatureigenschaften der Beispiele 1 bis 4 zeigt. 6 ist ein Graph, der entsprechende Widerstands/Temperatureigenschaften der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 zeigt.
Jeder PTC-Thermistor wurde gemäß dem folgenden Ablauf hergestellt. Zunächst wurde der zuvor beschriebene schichtartige PTC-Thermistorkörper vorbereitet. Es wurden Nickel-Folien (Elektroden) mit jeweils einer Dicke von 15 μm an beiden Seiten des schichtartigen PTC-Thermistorkörpers angeordnet und der PTC-Thermistorkörper und die Nickelfolien wurden bei Hitze unter Druck bei 150 Grad mittels einer Heißpressmaschine bearbeitet, um damit ein geformtes Element mit einer Dicke von 0,3 mm und einem Durchmesser von 100 mm als Einheit zu erhalten. Anschließend wurde dieser geformte Artikel in 1 mm × 1 mm Einheiten bearbeitet, und wurde wärmbehandelt, um damit die Vernetzungsreaktion von Polymermaterialien in dem geformten Element zu fördern. Nach einer thermischen und me chanischen Stabilisierung wurde der geformte Artikel in eine rechteckige Form aus 9 mm × 3 mm gestanzt. Dies ergab den PTC-Thermistor mit einer Struktur, wobei ein schichtartiger Thermistorkörper mit einer organischen Verbindung mit geringem Molekulargewicht, einem Thermistorkörper und einem elektrisch leitenden Teilchen in Kontakt mit den Elektroden, die aus Nickelfolien hergestellt waren, angeordnet (gehalten) ist.
Obwohl die Vernetzungsreaktion der Polymermaterialien innerhalb des geformten Elements durch eine Wärmebehandlung gefördert wurde, ist es ausreichend, wenn ein Vernetzungsverfahren nur bei Bedarf ausgeführt wird. Es können bekannte Verfahren, etwa Strahlungsvernetzung, chemische Vernetzung mit organischen Peroxiden und wässrige Vernetzung eingesetzt werden, wobei ein Silankopplungsmittel angelagert wird, um Silanolgruppen zu kondensieren.
Die Widerstands-Temperatur-Eigenschaft jedes PTC-Thermistors wurde erhalten, indem der PTC-Thermistor in einer Hochtemperaturkammer aufgeheizt und dann auf eine vorbestimmte Temperatur abgekühlt wurde, wobei dann der Widerstandswert bei dieser Temperatur unter Anwendung des 4-Leiter-Verfahrens gemessen wurde.
Wie man aus den in 5 gezeigten Ergebnissen erkennen kann, besitzt jeder der PTC-Thermistoren der Beispiele 1 bis 4 einen geringen Widerstandswert bei Raumtemperatur im nicht betriebenen Zustand, d. h. 0,01 bis 0,05 Ohm. Man kann ferner erkennen, dass jeder der PTC-Thermistoren der Beispiele 1 bis 4 eine steile ansteigende Flanke während des Betriebs, ein hohes Widerstandsänderungsverhältnis von nicht betriebenem Zustand zu Betriebszustand und eine Differenz von 8 Stellen oder mehr zwischen dem durchschnittlichen Widerstandswert innerhalb des Temperaturbereichs von 20 Grad C bis 40 Grad C und der mittleren Widerstandswert innerhalb des Temperaturbereichs von 120 Grad C bis 140 Grad C aufweist.
Wie aus den in 6 gezeigten Ergebnissen vorgibt, besitzt jeder der PTC-Thermistoren der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 einen Widerstandswert von 0,01 bis 0,10 Ohm, wenn der Thermistor nicht betrieben wird, was in einem gewissen Sinne niedrig ist. Jedoch zeigt keiner der PTC-Thermistoren der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 eine steile ansteigende Flanke während des Betriebs. Jeder Thermistor zeigt ein geringes Widerstandsänderungsverhältnis in Bezug auf den Nichtbetriebszustand im Vergleich zum Betriebszustand und weist eine Differenz von ungefähr 2 bis 3 Ganzzahleinheiten zwischen dem mittleren Widerstandswert innerhalb des Temperaturbereichs von 20 Grad C bis 40 Grad C und dem mittleren Widerstandswert innerhalb des Temperaturbereichs von 120 Grad C bis 140 Grad auf.
7 ist ein Graph zum Vergleichen entsprechender Änderungen des Widerstandswertes, der erhalten wird, wenn die PTC-Thermistoren gemäß den Beispielen 1 und 3 und dem Vergleichsbeispiel 2 wiederholt betrieben werden (abwechselnd in Betrieb genommen nicht in Betrieb genommen).
Hier wurde eine Betriebsweise zehn mal wiederholt, wobei jeder der PTC-Thermistoren der Beispiele 1 und 3 und des Vergleichsbeispiels 2 in einer Hochtemperaturkammer aufgeheizt, anschließend auf eine vorbestimmte Temperatur abgekühlt und dann der Widerstandswert bei dieser Temperatur unter Anwendung des 4-Leiter-Verfahrens gemessen wurde, um die Widerstands-Temperatur-Kurve zu ermitteln. Um besser vergleichen zu können, wurden Änderungen des Widerstandsänderungsverhältnisses, Änderungen der Differenz zwischen dem (numerischen) Wert des mittleren Widerstandswertes im Temperaturbereich von 20 Grad C bis 40 Grad C und dem Wert des Durchschnittswiderstands innerhalb des Temperaturbereichs von 120 Grad C bis 140 Grad C in dem Graphen aufgetragen.
Wie man aus 7 entnehmen kann, zeigt jeder PTC-Thermistor der Beispiele 1 und 3 gemäß der vorliegenden Erfindung eine sehr geringe Differenz von einer anzzahleinheit oder weniger zwischen dem Wert des durchschnittlichen Widerstands innerhalb des Temperaturbereichs von 20 Grad C bis 40 Grad C und dem numerischen Wert des mittleren Widerstands innerhalb des Temperaturbereichs von 120 Grad C bis 140 Grad C, wenn der Zyklus Betriebszustand/Nicht-Betriebszustand zehn mal wiederholt wird. Im Gegensatz dazu zeigt der PTC-Thermistor des Vergleichsbeispiels 2 eine sehr große Differenz von ungefähr 3 Ganzzahleinheiten zwischen den numerischen Werten des ermittelten Widerstands innerhalb des Temperaturbereichs von 20 Grad C bis 40 Grad C und dem Wert des mittleren Widerstands innerhalb des Temperaturbereichs von 120 Grad C bis 140 Grad C, wenn der Zyklus Betrieb/Nicht-Betrieb zehn mal wiederholt wird.
Wie zuvor dargestellt ist, kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung einen PTC-Thermistorkörper bereitstellen, aus dem ein äußerst zuverlässiger PTC-Thermistor aufge baut werden kann, der ein ausreichend großes Änderungsverhältnis zwischen dem Widerstandswert bei Raumtemperatur ohne Betrieb und dem Wert im Betrieb erreicht wird, und wobei der während einer Anfangsphase der Anwendung des Thermistors erhaltene Widerstandswert ausreichend konstant gehalten wird, selbst nach wiederholtem Betrieb des Bauelements; ferner wird ein PTC-Thermistor unter Anwendung des obigen Körpers bereitgestellt. Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines PTC-Thermistorkörpers bereit, wodurch der zuvor beschriebene PTC-Thermistorkörper einfach und zuverlässig aufgebaut werden kann, und es wird ein Verfahren zur Herstellung eines PTC-Thermistors mit hoher Produktionsausbeute angegeben, wobei der oben angegebene PTC-Thermistor einfach und zuverlässig aufgebaut werden kann.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers, der zwischen einem Elektrodenpaar, die in einem PTC Thermistor einander gegenüberliegen, angeordnet ist und der eine positive Widerstands – Temperaturkennlinie aufweist; wobei das Verfahren den Schritt umfasst: Bereitstellen einer Knetmasse, die mindestens ein thermoplastisches Harzmaterial und elektrisch leitende Teilchen, die aus einem Metallpulver hergestellt sind, umfasst; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst: in Form bringen der Knetmasse in mehrere plattenartig geformte Artikel, wobei die Art und der entsprechende Gehalt des mindestens thermoplastisches Harzmaterials und der leitenden Teilchen, die Bedingungen des Knetens und die Bedingungen des Formens angepasst sind, um die Verteilung des mindestens thermoplastisches Harzmaterials und der elektrisch leitenden Teilchen zu steuern; Messen einzelner Magnetisierungswerte der mehreren geformten Artikel mit einem Magnetometer mit oszillierender Probe (VSM) unter Verwendung eines Magnetfeldes von 3,98 × 10⁵ Am^–1; und Auswählen eines geformten Artikels aus den mehreren geformten Artikeln, der die Einhaltung eines Magnetisierungswertes von 1/π × 10² bis 1,5/π × 10² Am²/kg (4,0 × 10^–5 bis 6,0 × 10^–5 Wbmkg^–1) erfüllt, und Ausschließen eines geformten Artikels, der die Einhaltung des Magnetisierungswertes nicht erfüllt.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 1, wobei die elektrisch leitenden Teilchen solche Teilchen sind, die durch eine Zerfallsreaktion einer Verbindung erzielt werden, die durch die folgende Formel (I) ausgedrückt ist, und die Reaktion durch die folgende Formel (II) ausgedrückt ist: M(CO)₄ (I) M(CO)₄→ M + 4CO (II) wobei M mindestens ein Element aus der Gruppe Ni, Fe, und Cu ist.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 1, wobei die elektrisch leitenden Teilchen solche Teilchen sind, die hauptsächlich aus Nickel gebildet sind.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 1, wobei die elektrisch leitenden Teilchen fadenförmige Teilchen umfassen.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 1, wobei die elektrisch leitenden Teilchen solche Teilchen umfassen, die eine Oberflächenkennzahl von 0,8 bis 2,5 m²g^–1 und eine Fülldichte von 0,25 bis 0,40 gcm^–3 aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 1, wobei das thermoplastische Harz aus einem kristallinen Polymer mit einem Schmelzpunkt von 70°C bis 200°C hergestellt ist.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 1, wobei der PTC Thermistorkörper des Weiteren eine organische Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht umfasst; wobei die organische Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht ein nach Gewicht gemitteltes Molekulargewicht von 100 bis 2000 aufweist; und wobei das thermoplastische Harz einen höheren Schmelzpunkt als die organische Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 1, wobei das thermoplastische Harz ein nach Gewicht gemitteltes Molekulargewicht von 10.000 bis 5.000.000 aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 1, das nach dem Formungsschritt des Weiteren die Schritte umfasst: Einstufen der mehreren geformten Artikel in mindestens eine Gruppe, indem die geformten Artikel, die unter gleichen Formungsbedingungen aus der gleichen Knetmasse gebildet sind, als zur gleichen Gruppe gehörende geformte Artikel eingestuft werden; Beliebiges Auswählen mindestens eines der zur gleichen Gruppe gehörenden geformten Artikel aus mindestens einer Gruppe und anschließendes Pulverisieren des somit gewählten mindestens einen geformten Artikels, um einen pulverisierten Artikel aus dem geformten Artikel aus der Gruppe zu bilden; und wobei in dem Magnetisierungsmessschritt die einzelnen Magnetisierungswerte der pulverisierten Artikel, die für die jeweiligen Gruppen erzielt werden, gemessen werden, sobald ein Magnetfeld von 3,98 × 10⁵ Am^–1 an diese angelegt ist; und wobei in dem Auswählschritt ein geformter Artikel aus einer Gruppe auswählt wird, der einen pulverisierten Artikel umfasst, der unter den pulverisierten Artikeln das Einhalten eines Magnetisierungswertes von 1/π × 10² bis 1,5/π × 10² Am²/kg (4,0 × 10^–5 bis 6,0 × 10^–5 Wbmkg^–1) erfüllt, und in dem ein geformter Artikel aus einer Gruppe ausgeschlossen wird, der einen pulverisierten Artikel umfasst, der den Magnetisierungswert nicht erfüllt.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 9, wobei die elektrisch leitenden Teilchen solche Teilchen sind, die durch eine Zerfallsreaktion einer Verbindung erzielt werden, die durch die folgende Formel (I) ausgedrückt ist, und die Reaktion durch die folgende Formel (II) ausgedrückt ist: M(CO)₄ (I) M(CO)₄ → M + 4CO (II)wobei M mindestens ein Element aus der Gruppe Ni, Fe, und Cu ist.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 9, wobei die elektrisch leitenden Teilchen solche Teilchen sind, die hauptsächlich aus Nickel gebildet sind.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 9, wobei die elektrisch leitenden Teilchen fadenförmige Teilchen umfassen.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 9, wobei die elektrisch leitenden Teilchen solche Teilchen umfassen, die eine Oberflächenkennzahl von 0,8 bis 2,5 m²g^–1 und eine Fülldichte von 0,25 bis 0,40 gcm^–3 aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 9, wobei das thermoplastische Harz aus einem kristallinen Polymer mit einem Schmelzpunkt von 70°C bis 200°C hergestellt ist.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 9, wobei der PTC Thermistorkörper des Weiteren eine organische Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht umfasst; wobei die organische Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht ein nach Gewicht gemitteltes Molekulargewicht von 100 bis 2000 aufweist; und wobei das thermoplastische Harz einen höheren Schmelzpunkt als die organische Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 9, wobei das thermoplastische Harz ein nach Gewicht gemitteltes Molekulargewicht von 10.000 bis 5.000.000 aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers, der zwischen einem Elektrodenpaar, die in einem PTC Thermistor einander gegenüber liegen, angeordnet ist und der eine positive Widerstands – Temperaturkennlinie aufweist; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es die Schritte umfasst: Bereitstellen einer Knetmasse, die mindestens ein thermoplastisches Harzmaterial und elektrisch leitende Teilchen, die aus einem Metallpulver hergestellt sind, umfasst, wobei die Art und der entsprechende Gehalt des mindestens thermoplastisches Harzmaterials und der leitenden Teilchen angepasst sind, um die Verteilung des mindestens thermoplastisches Harzmaterials und der elektrisch leitenden Teilchen zu steuern; und in Form bringen der Knetmasse in mehrere plattenartig geformte Artikel; wobei in dem Knetmasse-Bereitstellungsschritt eine Knetbedingung, einschließlich der Schmelz- und Knettemperatur und der Knetzeit, und in dem Formungsschritt eine Formungsbedingung, einschließlich der Formung geformter Artikel bei einer vorbestimmten Temperatur, die ein ausgewählte Größe und Dicke aufweisen, eingestellt sind, so dass die mehreren geformten Artikel die Einhaltung eines Magnetisierungswertes von 1/π × 10² bis 1,5/π × 10² Am²/kg (4,0 × 10^–5 bis 6,0 × 10^–5 Wbmkg^–1) erfüllen, der mit einem Magnetometer mit oszillierender Probe (VSM) gemessen wird, sobald ein Magnetfeld von 3,98 × 10⁵ Am^–1 an diese angelegt ist.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 17, wobei die elektrisch leitenden Teilchen solche Teilchen sind, die durch eine Zerfallsreaktion einer Verbindung erzielt werden, die durch die folgende Formel (I) ausgedrückt ist, und die Reaktion durch die folgende Formel (II) ausgedrückt ist: M(CO)₄ (I) M(CO)₄ → M + 4CO (II)wobei M mindestens ein Element aus der Gruppe Ni, Fe, und Cu ist.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 17, wobei die elektrisch leitenden Teilchen solche Teilchen sind, die hauptsächlich aus Nickel gebildet sind.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 17, wobei die elektrisch leitenden Teilchen fadenförmige Teilchen umfassen.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 17, wobei die elektrisch leitenden Teilchen solche Teilchen umfassen, die eine Oberflächenkennzahl von 0,8 bis 2,5 m²g^–1 und eine Fülldichte von 0,25 bis 0,40 gcm^–3 aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 17, wobei das thermoplastische Harz aus einem kristallinen Polymer mit einem Schmelzpunkt von 70°C bis 200°C hergestellt ist.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 17, wobei der PTC Thermistorkörper des Weiteren eine organische Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht umfasst; wobei die organische Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht ein nach Gewicht gemitteltes Molekulargewicht von 100 bis 2000 aufweist; und wobei das thermoplastische Harz einen höheren Schmelzpunkt als die organische Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistorkörpers nach Anspruch 17, wobei das thermoplastische Harz ein nach Gewicht gemitteltes Molekulargewicht von 10.000 bis 5.000.000 aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistor, der zumindest ein Elektrodenpaar (2, 3), die einander gegenüber liegen, und einen zwischen dem Elektrodenpaar angeordneten PTC Thermistorkörper (1) umfasst, der eine positive Widerstands – Temperaturkennlinie aufweist; wobei das Verfahren umfasst: einen Herstellungsschritt für einen Körper zur Ausbildung eines PTC Thermistorkörpers mithilfe des Verfahrens nach Anspruch 17; und einen Schritt, in dem der PTC Thermistorkörper zwischen dem Elektrodenpaar angeordnet wird und das Elektrodenpaar und der PTC Thermistorkörper elektrisch miteinander verbunden werden.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistor, der zumindest ein Elektrodenpaar (2, 3), die einander gegenüber liegen, und einen zwischen dem Elektrodenpaar angeordneten PTC Thermistorkörper (1) umfasst, der eine positive Widerstands – Temperaturkennlinie aufweist; wobei das Verfahren umfasst: einen Herstellungsschritt für einen Körper zur Ausbildung eines PTC Thermistorkörpers mithilfe des Verfahrens nach Anspruch 1; und einen Schritt, in dem der PTC Thermistorkörper zwischen dem Elektrodenpaar angeordnet wird und das Elektrodenpaar und der PTC Thermistorkörper elektrisch miteinander verbunden werden.
Verfahren zur Herstellung eines PTC Thermistor, der zumindest ein Elektrodenpaar (2, 3), die einander gegenüber liegen, und einen zwischen dem Elektrodenpaar angeordneten PTC Thermistorkörper (1) umfasst, der eine positive Widerstands – Temperaturkennlinie aufweist; wobei das Verfahren umfasst: einen Herstellungsschritt für einen Körper zur Ausbildung eines PTC Thermistorkörpers mithilfe des Verfahrens nach Anspruch 9; und einen Schritt, in dem der PTC Thermistorkörper zwischen dem Elektrodenpaar angeordnet wird und das Elektrodenpaar und der PTC Thermistorkörper elektrisch miteinander verbunden werden.