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TWI845181B - 負溫度係數感溫材料組成物、負溫度係數感溫材料及其製備系統 - Google Patents

負溫度係數感溫材料組成物、負溫度係數感溫材料及其製備系統 Download PDF

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TWI845181B
TWI845181B TW112107356A TW112107356A TWI845181B TW I845181 B TWI845181 B TW I845181B TW 112107356 A TW112107356 A TW 112107356A TW 112107356 A TW112107356 A TW 112107356A TW I845181 B TWI845181 B TW I845181B
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negative temperature
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TW202437045A (zh
Inventor
林偉勝
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大義塑膠股份有限公司
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Abstract

本創作提供一種負溫度係數感溫材料組成物、負溫度係數感溫材料及其製備系統。該負溫度係數感溫材料組成物包括：聚氯乙烯樹脂、酯類可塑劑、碳酸鈣、硬脂酸鋅和硬脂酸鈣之混合物、三氧化二銻、矽系複合物、以及苯基乙烯複合物。本創作另提供一種負溫度係數感溫材料製備系統，其包括：如前述負溫度係數感溫材料組成物之原料、攪拌裝置和押出機；該攪拌裝置包括進料單元用以接收該原料，該押出機與該攪拌裝置相連通。該攪拌裝置用以將該原料混合攪拌至塑化，得到一半成品，該押出機用以將該半成品形成所述負溫度係數感溫材料。

Description

負溫度係數感溫材料組成物、負溫度係數感溫材料及其製備系統
本創作係有關一種負溫度係數(Negative Temperature Coefficient，NTC)感溫材料組成物、負溫度係數感溫材料及其製備系統，尤指一種包含聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)樹脂之NTC感溫材料組成物、使用前述NTC感溫材料組成物的製備系統，以及由前述製備系統製得的NTC感溫材料。
熱敏電阻(Thermistor)為一種可變電阻，亦即其電阻值將隨著溫度變化而改變，主要可分為正溫度係數熱敏電阻、負溫度係數熱敏電阻及臨界溫度熱敏電阻。其中，NTC熱敏電阻是指當溫度增高時，其電阻值反而呈指數型減低。由於熱敏電阻在特定溫度範圍內具有較高之靈敏度，現今廣泛應用於測溫、控溫或溫度補償的元件中；另外，透過一材料具有溫度變化致使電阻變化之熱敏特性，亦可應用於對一發熱元件產生保護作用。
在一般的發熱組件(例如電熱毯用之發熱線)設計中，其通常包括一內管、一電熱絲及一感溫絲；其中，該電熱絲以螺旋狀線圈設置於所述內管之中，主要用以發熱並可恆定在特定溫度範圍；而所述感溫絲以螺旋狀捲繞於所述內管的外壁上，其主要用以傳輸溫控資訊，以驅使電熱絲產生特定的溫度；所述內管則作為絕緣介質將所述電熱絲和所述感溫絲分隔，以保證二者間正常運作。在現有技術中，所述內管通常採用不具熱敏特性之樹脂材料製成，如此一來，在電熱絲的發熱過程中，一旦配合使用之溫控元件發生故障，使得發熱組件直接升溫至前述內管的熔斷溫度，將會使電熱絲及感溫絲直接接觸，造成永久性的破壞，使得包含其的產品無法再次使用。
有鑑於現有技術存在的缺陷，本創作之目的在於提供一種NTC感溫材料組成物，當其應用於發熱組件時，可協助提供正確的溫度資訊，故可避免所述發熱組件在配合的溫控元件發生故障時仍持續升溫，造成包含其之產品毀壞。
本創作之另一目的在於提供一種NTC感溫材料組成物，其所製得的NTC感溫材料具有良好的熱穩定性。
為達成前述目的，本創作提供一種NTC感溫材料組成物，其包括：PVC樹脂、酯類可塑劑(ester plasticizers)、碳酸鈣(calcium carbonate)、硬脂酸鋅(zinc octadecanoate)和硬脂酸鈣(calcium octadecanoate)之混合物、三氧化二銻(antimony trioxide，Sb 2O 3)、矽系複合物、以及苯基乙烯複合物。
本創作藉由同時包含上述之特定組成份，使得其具有NTC之熱敏感溫特性，當其應用於發熱組件時，可協助提供正確的溫度資訊；並且，由本創作之NTC感溫材料組成物形成之NTC感溫材料具有優異的熱穩定性，能應用於更多元化的產品，提升市場價值。此外，本創作之NTC感溫材料組成物形成之NTC感溫材料還具有良好的抗壓性、抗撕扯性、抗干擾性等，當由前述NTC感溫材料製成的發熱線、電線、電纜在受外力撕扯、擠壓時，其線體不會有斷裂的情況發生，進而保證其可正常運作，保持其對導線間起到應有的絕緣性能。
較佳的，所述PVC樹脂的聚合度為800至2000；更佳的，所述PVC樹脂的聚合度為1200至1500，但不限於此。具體而言，所述PVC樹脂的聚合度可為800、1000、或1300。
依據本創作，該酯類可塑劑可包括二異辛酸酯類可塑劑(bis(2-ethylhexanoate) plasticizers)、三異辛酸酯類可塑劑、鄰苯二甲酸酯類可塑劑(phthalate plasticizers)、己二酸酯類可塑劑(adipate plasticizers)或其組合，但不限於此。具體而言，所述二異辛酸酯類可塑劑可包含對苯二甲酸二異辛酸酯(dioctyl terephthalate，DOTP)、或鄰苯二甲酸二異辛酸酯(di-2-ethylhexyl phthalate，DEHP)；所述三異辛酸酯類可塑劑可包含偏苯三酸三辛酯(trioctyl trimellitate，TOTM)；所述鄰苯二甲酸酯類可塑劑可包含二(2-丙基庚基)鄰苯二甲酸酯(di(2-propylheptyl) phthalate，DPHP)、鄰苯二甲酸二異壬酯(diisononyl phthalate，DINP)、鄰苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate，DBP)、或鄰苯二甲酸二異癸酯(diisodecyl phthalate，DIDP)；該己二酸酯類增塑劑可包含已二酸二異壬酯(diisononyl adipate，DINA)、己二酸與丁二醇和乙基己醇之聚合物、或已二酸二(2-乙基已基)酯(di(2-ethylhexyl) adipate，DOA)。較佳的，該酯類可塑劑可包含偏苯三酸三辛酯、己二酸與丁二醇和乙基己醇之聚合物或其組合。
在一些實施態樣中，該酯類可塑劑可同時包含兩種以上不同種類的可塑劑；舉例而言，該酯類可塑劑可包含所述三異辛酸酯類可塑劑和所述己二酸酯類可塑劑之組合；或者，該酯類可塑劑可包含二種鄰苯二甲酸酯類可塑劑之組合，但不限於此。較佳的，該酯類可塑劑可為DINP和DBP之組合、或己二酸與丁二醇和乙基己醇之聚合物和偏苯三酸三辛酯之組合。
較佳的，於所述硬脂酸鋅和硬脂酸鈣之混合物中，硬脂酸鋅和硬脂酸鈣之重量比為3：1至1：1，但不限於此。具體而言，所述硬脂酸鋅和硬脂酸鈣之重量比可為2：1，但不限於此。
較佳的，所述矽系複合物係二氧化矽複合物，但不限於此。具體而言，該二氧化矽複合物可為石英砂(quartz)，但不限於此。較佳的，該石英砂的平均粒徑為0.5微米(μm)至10 μm，但不限於此。
較佳的，該苯基乙烯複合物可包含1-(4-乙烯基苯基)-1,2,2-三苯基]乙烯；更進一步地，該苯基乙烯複合物可包含1-(4-乙烯基苯基)-1,2,2-三苯基]乙烯和4-叔丁基-1,2-苯二酚(TBC)；其中，4-叔丁基-1,2-苯二酚做為穩定劑。具體而言，於該苯基乙烯複合物中，1-(4-乙烯基苯基)-1,2,2-三苯基]乙烯和4-叔丁基-1,2-苯二酚之重量比可為98：2等，但不限於此。
較佳的，以該NTC感溫材料組成物的總重為基準，該PVC樹脂的含量可為50重量百分比(wt%)至55 wt%，但不限於此。
較佳的，以該NTC感溫材料組成物的總重為基準，該酯類可塑劑的含量可為22 wt%至35 wt%，但不限於此。在一些實施態樣中，當該酯類可塑劑為己二酸與丁二醇和乙基己醇之聚合物和偏苯三酸三辛酯之組合時，己二酸與丁二醇和乙基己醇之聚合物的含量可為6 wt%至10 wt%，偏苯三酸三辛酯的含量可為16 wt%至25 wt%；更佳的，所述己二酸與丁二醇和乙基己醇之聚合物和偏苯三酸三辛酯之重量比為1：3。
較佳的，以該NTC感溫材料組成物的總重為基準，該碳酸鈣的含量可為8 wt%至10 wt%，但不限於此。
較佳的，以該NTC感溫材料組成物的總重為基準，該硬脂酸鋅和硬脂酸鈣之混合物的含量可為2 wt%至4 wt%，但不限於此。
較佳的，以該NTC感溫材料組成物的總重為基準，該三氧化二銻的含量可為1 wt%至3 wt%，但不限於此。
較佳的，以該NTC感溫材料組成物的總重為基準，該矽系複合物的含量可為2 wt%至4 wt%，但不限於此。
較佳的，以該NTC感溫材料組成物的總重為基準，該苯基乙烯複合物的含量可為2 wt%至4 wt%，但不限於此。
在一些實施態樣中，可依所需在所述NTC感溫材料組成物中進一步添加抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、抗靜電劑、阻燃劑、著色劑或其組合之各種添加劑，但不限於此。
本創作另提供一種NTC感溫材料製備系統，其包括：一原料、一攪拌裝置、以及一押出機。該原料係前述的NTC感溫材料組成物。該攪拌裝置包括一進料單元，該進料單元用以接收該原料；該攪拌裝置用以將該原料混合攪拌至塑化，得到一半成品。該押出機與該攪拌裝置相連通；該押出機用以將該半成品形成一NTC感溫材料。
依據本創作，該攪拌裝置可為一立式攪拌缸，但不限於此。較佳的，該原料在該攪拌裝置中的溫度可為150°C至155°C。
依據本創作，該押出機可包含一管狀機筒、一擠出螺桿和多組加熱單元；該擠出螺桿位於該管狀機筒中；該多組加熱單元固定於該管狀機筒的外側壁上，該多組加熱單元的加熱溫度為140°C至160°C。
為了使所述半成品受熱更均勻，所述多組加熱單元係依序升溫加熱，每一加熱單元的溫度都比前一加熱單元的設定溫度高。具體而言，離所述攪拌裝置最近的加熱單元溫度最低，相對地，最遠離所述攪拌裝置的加熱單元溫度最高；也就是說，位於所述押出機之下料段的加熱單元之設定溫度最低，最靠近所述押出機之出料口和模頭的加熱單元之溫度最高。舉例而言，位於所述押出機之下料段的加熱單元，其設定溫度為140°C，逐段遞增至145°C，而模頭之設定溫度則是設定為155°C。
本創作另提供一種NTC感溫材料，其係由前述之NTC感溫材料製備系統所製得。
較佳的，所述NTC感溫材料在100°C的環境中經過500小時後，其電阻變化率可不大於20%；更佳的，所述NTC感溫材料經80°C烘烤500小時後，其電阻變化率可不大於15%。
較佳的，所述NTC感溫材料在136°C的環境中經過168小時後，其電阻變化率可不大於200%；更佳的，所述NTC感溫材料在136°C的環境中經過168小時，其電阻變化率可不大於150%。
在一些實施態樣中，該NTC感溫材料可應用於形成一絕緣材料。具體而言，該NTC感溫材料可形成任意形式、任意結構的絕緣層設置於電線、電纜中任意兩根或多根互不干擾的導線之間，在導線發生不正常升溫並達到特定高溫時，該NTC感溫材料的電阻值降到很低，故能使導線之間相互短路，因此導線不再繼續升溫，進而避免發生起火的可能，保證了使用者的安全。
在另一些實施態樣中，該NTC感溫材料可應用於製造一發熱線的內管。所述發熱線可包括一內管、一電熱絲及一感溫絲；其中，該電熱絲以螺旋狀線圈設置於所述內管之中，主要用以發熱並可恆定在特定溫度範圍；而所述感溫絲以螺旋狀捲繞於所述內管的外壁上，其主要用以傳輸溫控資訊，以驅使電熱絲產生特定的溫度；所述內管則作為絕緣介質將所述電熱絲和所述感溫絲分隔。當所述發熱線中的電熱絲發生故障或其他不受控的情況下而持續發熱而使溫度上升至過高溫度時，該內管的電阻值將隨溫度變化而使其電阻值趨近於導體的電阻值，此時電熱絲與感溫絲將相連通而形成短路，故能有效避免因電熱絲產生過高溫度而導致包含該發熱線之電熱產品(例如電熱毯)發生起火的危險，進而保證使用者的安全。
於本說明書中，由「小數值至大數值」表示的範圍，如果沒有特別指明，則表示其範圍為大於或等於該小數值且小於或等於該大數值。例如：該PVC樹脂的含量為50 wt%至55 wt%，即表示該PVC樹脂的含量範圍為「大於或等於50 wt%且小於或等於55 wt%」。
以下，將藉由下列實施例和對比例說明本創作之具體實施方式，熟習此技藝者可經由本說明書之內容輕易地了解本創作所能達成之優點與功效，並且於不悖離本創作之精神下進行各種修飾與變更，以施行或應用本創作之內容。
《 NTC 感溫材料組成物》
實施例1：
根據表1-1所示的含量配比將各組成成分置於一反應容器中並混合均勻，即得到實施例1之NTC感溫材料組成物。 表1-1：實施例1之NTC感溫材料組成物之組成成分、其CAS NO.和其含量
組成成分 CAS NO. 含量(wt%)
PVC樹脂 (聚合度為1300) 9002-86-2 52.6
碳酸鈣 471-34-1 8.4
偏苯三酸三辛酯 6422-86-2 20.5
己二酸與丁二醇和乙基己醇之聚合物 63149-79-1 8.4
硬脂酸鋅和硬脂酸鈣之混合物 (重量比為2：1) 557-05-1/1592-23-0 3.2
三氧化二銻 1309-64-4 1.6
石英砂 14808-60-7 2.5
1-(4-乙烯基苯基)-1,2,2-三苯基]乙烯 1351272-41-7 2.8
對比例1：
根據表1-2所示的含量配比將各組成成分置於一反應容器中並混合均勻，即得到對比例1之NTC感溫材料組成物。其中，對比例1和實施例1主要差異在於：對比例1包含高分子醯胺複合物但未包含苯基乙烯複合物，以及各組成成分的含量略有不同。 表1-2：對比例1之NTC感溫材料組成物之組成成分、其CAS NO.和其含量
組成成分 CAS NO. 含量(wt%)
PVC樹脂 (聚合度為1300) 9002-86-2 52.4
碳酸鈣 471-34-1 8.4
偏苯三酸三辛酯 6422-86-2 20.2
己二酸與丁二醇和乙基己醇之聚合物 63149-79-1 8.2
硬脂酸鋅和硬脂酸鈣之混合物 (重量比為2：1) 557-05-1/1592-23-0 3.2
三氧化二銻 1309-64-4 1.7
石英砂 14808-60-7 2.8
高分子醯胺複合物 (聚醚酯醯胺嵌段共聚物) 77402-38-1 3.1
如圖1所示，本實施例之NTC感溫材料製備系統1包含一原料M、一攪拌裝置10以及一押出機20。其中，該原料M係實施例1之NTC感溫材料組成物。該攪拌裝置10係一立式攪拌缸，其包括一進料單元(圖未示)，該進料單元用以接收該原料M；該攪拌裝置10用以將該原料M混合攪拌至塑化，得到一半成品。該押出機20與該攪拌裝置10相連通；該押出機20用以將該半成品押出造粒，以得到一NTC感溫材料。其中，該原料在該攪拌裝置10中因攪拌、反應而升溫至溫度為150°C至155°C。
請再參考圖2，所述押出機20包括底板21、支撐板22、管狀機筒23、擠出螺桿24、減速器25、加熱單元26、伺服電機(圖未示)、開合機構27、切換機構28、進料斗29、、出料口(圖未示)、模頭30、冷卻槽31、導向輥32和切粒機33。所述底板21上表面對稱固定有二個支撐板22，所述支撐板22頂部固定有管狀機筒23，擠出螺桿24位於所述管狀機筒23中，且所述管狀機筒23之內壁通過軸承轉動連接擠出螺桿24。所述底板21上表面一端固定有減速器25，所述減速器25的輸出端與擠出螺桿24固定連接，所述減速器25的另一端固定有伺服電機26，且所述伺服電機26的輸出端與減速器25的輸入端固定連接。所述管狀機筒23頂部靠近減速器25的一端固定有進料斗29，用以承接所述半成品。所述管狀機筒23之外側壁上等距固定有多個加熱單元26。所述管狀機筒23遠離減速器25的一端固定有出料口(即相對於進料斗29之一端)，所述出料口與開合機構27之一端鉸接；所述開合機構27之另一端固定有切換機構28，所述切換機構28的相對一側上等距固定有四個模頭30，且四個模頭30的直徑皆不同。所述底板21上表面靠近模頭30之處固定有冷卻槽31，所述冷卻槽31內壁通過軸承對稱轉動連接有導向輥32，冷卻槽31的末端(即遠離模頭30)固定有切粒機33。其中，所述多組加熱單元26中，最靠近進料斗29的一者設定溫度為140°C，再逐段遞增至最靠近出料口的一者設定溫度為145°C，而模頭30的設定溫度則為155°C。
更進一步地，所述切換機構28包括蝸輪(圖未示)、蝸桿(圖未示)、轉盤281，其中，所述模頭30等距固定在轉盤281的一表面上；在所述轉盤281的相對面上則固定有蝸輪和蝸桿；蝸桿與蝸輪嚙合連接。具體而言，蝸桿轉動可帶動蝸輪轉動，進而可帶動轉盤281旋轉，使得轉盤281將欲使用的模頭30旋轉至與出料口相連通之通道的一端與之對齊。因此，當需要生產不同尺寸(粒徑)的NTC感溫材料顆粒時，即可快速更換相應之模頭30。
試驗例 1 ：
為確認由本創作的NTC感溫材料在長時間使用後仍能保持相似之NTC特性，證明其具有良好之熱穩定性，由實施例1之NTC感溫材料所製得的發熱線內管(6個相同樣品)和由對比例1之NTC感溫材料所製得的發熱線內管(6個相同樣品)分別進行80°C之老化分析試驗：所述發熱線內管分別於持續烘烤96小時、192小時、312小時、408小時和504小時後取出，並檢測所述發熱線內管於各時點之老化狀態下，隨溫度變化(35°C至140°C)而因應之電阻變化關係，其中，所述發熱線內管之電阻的單位為千歐姆(KΩ)。為確保特性分析的實驗意義，各發熱線內管係由相同的方式所製得，並以相同之測試條件進行分析，且將各發熱線內管於不同溫度下的電阻值記錄於表2-1和表2-2。另外，檢測條件如下： 1.電阻測試儀：V-TECH APS10005 2.內管長度：5公尺 3.施加電壓：120伏特(V) 4.頻率：60赫茲(Hz) 5.迴路電阻：20 KΩ
表2-1 實施例1之NTC感溫材料所製得的發熱線內管分別於未烘烤、80°C持續烘烤96小時、192小時、312小時、408小時和504小時後，其於35℃至140℃下所測得之電阻值 (單位：KΩ)
溫度(℃) 未烘烤 (KΩ) 96小時 (KΩ) 192小時 (KΩ) 312小時 (KΩ) 408小時 (KΩ) 504小時 (KΩ)
35 1826 1826 1826 1900 1980 1980
45 853 853 869 886 903 960
55 338 341 349 358 370 387
65 141 144 149 151 155 163
75 64 64 65 69 70 72
85 33.3 33.9 34.7 35.2 35.7 36.3
95 18.4 18.7 19.1 19.4 19.8 20.3
100 14.2 14.6 15.0 15.3 15.6 15.9
105 11.0 11.3 11.5 11.7 12.0 12.1
110 8.3 8.5 8.7 8.9 9.0 9.2
115 6.7 6.8 7.0 7.1 7.1 7.3
120 5.6 5.7 5.8 5.8 5.9 6.0
125 4.7 4.9 4.9 5.1 5.1 5.2
130 4.0 4.1 4.1 4.2 4.2 4.3
135 3.3 3.4 3.4 3.5 3.5 3.6
140 2.9 3.0 3.0 3.1 3.1 3.2
表2-2 對比例1之NTC感溫材料所製得的發熱線內管分別於未烘烤、持續烘烤96小時、192小時、312小時、408小時和504小時後，其於35℃至140℃下所測得之電阻值 (單位：KΩ)
溫度(℃) 未烘烤 (KΩ) 96小時 (KΩ) 192小時 (KΩ) 312小時 (KΩ) 408小時 (KΩ) 504小時 (KΩ)
35 1826 1826 1826 1980 1980 2162
45 837 837 853 1023 1023 1047
55 336 358 373 446 465 470
65 139 141 155 183 190 191
75 64 65 71 81 83 85
85 33.5 34.1 37.3 40.8 41.0 42.3
95 18.9 19.4 21.3 22.9 22.7 23.8
100 14.5 15.1 16.6 18.1 18.0 18.9
105 11.0 11.8 12.9 14.1 13.9 14.8
110 8.5 9.4 10.3 11.5 11.5 12.1
115 6.9 7.7 8.3 9.5 9.4 9.9
120 5.7 6.3 6.8 7.8 7.7 8.2
125 4.8 5.2 5.6 6.4 6.3 6.7
130 4.1 4.4 4.7 5.4 5.3 5.6
135 3.5 3.6 3.9 4.5 4.4 4.7
140 3.0 3.0 3.2 3.7 3.7 4.0
另外，分別如圖3、圖4所示，將表2-1和表2-2中未烘烤和經80°C持續烘烤504小時後，實施例1和對比例1之NTC感溫材料所製得的發熱線內管隨溫度變化(35°C至140°C)而測得之電阻值繪製成關係圖。
更進一步地，計算實施例1之NTC感溫材料所製得的發熱線內管相較於未烘烤(即未老化)，其持續烘烤504小時後於35℃至140℃之電阻變化率，以及計算對比例1之NTC感溫材料所製得的發熱線內管相較於未烘烤(即未老化)，其持續烘烤504小時後於35℃至140℃之電阻變化率，再將二組電阻變化率列於表2-3中，且將其數據繪製成如圖5所示的溫度和電阻變化率之關係圖。舉例而言，尚未烘烤的實施例1之NTC感溫材料所製得的發熱線內管，於35℃下測得的電阻為1826 KΩ；當前述發熱線內管經80℃持續烘烤504小時後，於35℃下測得的電阻為1980 KΩ。因此，其電阻變化率依據下式計算而得：(1980-1826)/1826 x 100% = 8%。
表2-3 實施例1和對比例1之NTC感溫材料製得的發熱線內管經80℃持續504小時烘烤後，其於35℃至140℃下的老化後電阻變化率
溫度(℃) 實施例1之NTC感溫材料製得的發熱線內管的老化後電阻變化率 對比例1之NTC感溫材料製得的發熱線內管的老化後電阻變化率
35 8% 18%
45 13% 25%
55 14% 40%
65 16% 37%
75 12% 32%
85 9% 27%
95 11% 26%
100 12% 30%
105 10% 34%
110 11% 42%
115 9% 44%
120 9% 44%
125 11% 39%
130 9% 38%
135 9% 36%
140 12% 36%
試驗例 2 ：
由實施例1之NTC感溫材料所製得的發熱線內管和由對比例1之NTC感溫材料所製得的發熱線內管分別進行136°C之老化分析試驗：所述發熱線內管於持續烘烤96小時後取出，並檢測所述發熱線內管隨溫度變化(35°C至140°C)而因應之電阻變化關係，其中，所述發熱線內管之電阻的單位為千歐姆。為確保特性分析的實驗意義，各發熱線內管係由相同的方式所製得，並以相同之測試條件進行分析，且測試條件如上述試驗例1，各發熱線內管於不同溫度下的電阻值記錄於表3-1。另外，分別如圖6、圖7所示，將表3-1中未烘烤和經136°C持續烘烤168小時後，實施例1和對比例1之NTC感溫材料所製得的發熱線內管隨溫度變化(35°C至140°C)而測得之電阻值繪製成關係圖。
表3-1 實施例1和對比例1之NTC感溫材料製得的發熱線內管分別於未烘烤、持續烘烤168小時後，於35℃至140℃下所測得之電阻值 (單位：KΩ)
溫度(℃) 實施例1之NTC感溫材料製得的發熱線內管 對比例1之NTC感溫材料製得的發熱線內管
未烘烤 (KΩ) 168小時 (KΩ) 未烘烤 (KΩ) 168小時 (KΩ)
35 1826 2162 1826 2804
45 853 1243 837 2380
55 338 565 336 1980
65 141 241 139 1123
75 64 109 64 545
85 33.3 57.5 33.5 265.7
95 18.4 31.8 18.9 138.4
100 14.2 27.7 14.5 105.0
105 11.0 23.6 11.0 80.4
110 8.3 20.0 8.5 62.9
115 6.7 17.2 6.9 51.0
120 5.6 14.9 5.7 39.9
125 4.7 12.6 4.8 35.6
130 4.0 10.4 4.1 32.5
135 3.3 8.9 3.5 27.7
140 2.9 7.6 3.0 23.7
更進一步地，計算實施例1之NTC感溫材料所製得的發熱線內管相較於未烘烤(即未老化)，其經136℃持續烘烤168小時後於35℃至140℃之電阻變化率，以及計算對比例1之NTC感溫材料所製得的發熱線內管相較於未烘烤(即未老化)，其經136℃持續烘烤168小時後於35℃至140℃之電阻變化率，再將二組電阻變化率列於表3-2中，且將其數據繪製成如圖8所示的溫度和電阻變化率之關係圖。
表3-2 實施例1和對比例1之NTC感溫材料製得的發熱線內管經136℃持續168小時烘烤後，其於35℃至140℃下的老化後電阻變化率
溫度(℃) 實施例1之NTC感溫材料製得的發熱線內管的老化後電阻變化率 對比例1之NTC感溫材料製得的發熱線內管的老化後電阻變化率
35 18% 54%
45 46% 184%
55 67% 490%
65 71% 708%
75 71% 748%
85 73% 694%
95 73% 632%
100 94% 624%
105 114% 628%
110 140% 640%
115 157% 642%
120 169% 603%
125 168% 643%
130 162% 694%
135 174% 698%
140 164% 701%
實驗結果討論
從圖3和圖6可以看出，由本創作之NTC感溫材料組成物透過所述NTC感溫材料製備系統製得的NTC感溫材料確實具有熱敏感溫特性，當溫度升高時，其電阻呈指數型下降。其中，在35℃至75℃這一段溫度區間中，所述內管的電阻值由35℃時的約1800 KΩ隨溫度升高呈出現急劇下降的趨勢，但至75℃時的電阻值仍保持在60 KΩ以上，仍具有足夠的絕緣性，能保證感溫絲和電熱絲之間互不干擾。當所述內管的溫度達到130℃時，其電阻值已降至5 KΩ以下；當所述內管的溫度達到140℃時，其電阻值更趨近於0而可使電熱絲與感溫絲電連通而發生短路，故電路無法維持原有的迴路，使得電熱絲不再發熱。此外，現有的電熱毯往往會填充棉花或其他纖維材料在電熱毯內，而棉花及大部分纖維材料的著火點在300℃以上，因此，由本創作之NTC感溫材料製成的內管因在140℃時即可促使電熱絲與感溫絲之間形成短路，因此能確保電熱絲升溫至電熱毯中的棉花或其他纖維材料之著火點前即停止升溫，進而保障使用者的安全。
此外，從圖5和圖8可看出，相較於其他同樣包含PVC樹脂之NTC感溫材料組成物所形成的材料，實施例1之NTC感溫材料所製得的內管即便經過較高溫度的長時間烘烤促使其加速老化，仍能在溫度變化時維持與老化前相近的電阻值，具有較低的電阻變化率。由此可證，本創作之NTC感溫材料組成物所製得的NTC感溫材料確實具有良好的熱穩定性。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，惟該實施方式並非用以限定本創作之申請專利範圍；舉凡其他未悖離本創作揭示內容下所完成的變化、修飾等變更，均應包含於本創作涵蓋的專利範圍中。
1:NTC感溫材料製備系統 M:原料 10:攪拌裝置 20:押出機 21:底板 22:支撐板 23:管狀機筒 24:擠出螺桿 25:減速器 26:加熱單元 27:開合機構 28:切換機構 281:轉盤 29:進料斗 30:模頭 31:冷卻槽 32:導向輥 33:切粒機
圖1為本創作之NTC感溫材料製備系統之示意圖。 圖2為押出機之示意圖。 圖3為由實施例1製得的NTC感溫材料在烘烤前以及經80°C烘烤504小時後的電阻值與溫度變化之關係圖。 圖4為由對比例1製得的NTC感溫材料在烘烤前以及經80°C烘烤504小時後的電阻值與溫度變化之關係圖。 圖5為由實施例1和對比例1製得的NTC感溫材料在經80°C烘烤504小時後的溫度變化和電阻變化率之關係圖。 圖6為由實施例1製得的NTC感溫材料在烘烤前以及經136°C烘烤168小時後的電阻值與溫度變化之關係圖。 圖7為由對比例1製得的NTC感溫材料在烘烤前以及經136°C烘烤168小時後的電阻值與溫度變化之關係圖。 圖8為由實施例1和對比例1製得的NTC感溫材料在經136°C烘烤168小時後的溫度變化和電阻變化率之關係圖。
無

Claims (9)

  1. 一種負溫度係數感溫材料組成物，其包括：聚氯乙烯樹脂；酯類可塑劑；碳酸鈣；硬脂酸鋅和硬脂酸鈣之混合物；三氧化二銻；矽系複合物；以及苯基乙烯複合物；其中，以該負溫度係數感溫材料組成物的總重為基準，該聚氯乙烯樹脂的含量為50重量百分比至55重量百分比；該酯類可塑劑的含量為22重量百分比至35重量百分比；該碳酸鈣的含量為8重量百分比至10重量百分比；該硬脂酸鋅和硬脂酸鈣之混合物的含量為2重量百分比至4重量百分比；該三氧化二銻的含量為1重量百分比至3重量百分比；該矽系複合物的含量為2重量百分比至4重量百分比；以及該苯基乙烯複合物的含量為2重量百分比至4重量百分比。
  2. 如請求項1所述之負溫度係數感溫材料組成物，其中，該酯類可塑劑包含二異辛酸酯類可塑劑、三異辛酸酯類可塑劑、鄰苯二甲酸酯類可塑劑、己二酸酯類可塑劑或其組合。
  3. 如請求項1所述之負溫度係數感溫材料組成物，其中，該酯類可塑劑包含偏苯三酸三辛酯、己二酸與丁二醇和乙基己醇之聚合物或其組合。
  4. 如請求項1所述之負溫度係數感溫材料組成物，其中，該苯基乙烯複合物包含1-(4-乙烯基苯基)-1,2,2-三苯基]乙烯。
  5. 如請求項1所述之負溫度係數感溫材料組成物，其中，該矽系複合物係二氧化矽複合物。
  6. 一種負溫度係數感溫材料製備系統，其包括：一原料，其係如請求項1至5中任一項所述的負溫度係數感溫材料組成物；一攪拌裝置，其包括一進料單元，該進料單元用以接收該原料；該攪拌裝置用以將該原料混合攪拌至塑化，得到一半成品；以及一押出機，其與該攪拌裝置相連通；該押出機用以將該半成品形成一負溫度係數感溫材料。
  7. 如請求項6所述之負溫度係數感溫材料製備系統，其中，該押出機包含一管狀機筒、一擠出螺桿和多組加熱單元；該擠出螺桿位於該管狀機筒中；該多組加熱單元固定於該管狀機筒的外側壁上，該多組加熱單元的加熱溫度為140℃至160℃。
  8. 一種負溫度係數感溫材料，其係由如請求項6或7所述之負溫度係數感溫材料製備系統所製得。
  9. 如請求項8所述之負溫度係數感溫材料，其中，該負溫度係數感溫材料經80℃烘烤500小時後，其電阻變化率不大於15%。
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