进料和用于制备进料的方法技术

本发明专利技术提出进料和用于制备进料的方法，进料是可注射模制的且具有≤１０ｐｐｍ的金属杂质含量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

技术介绍
具有正的电阻温度系数的陶瓷材料(PTC陶瓷)可加工成模制主体。利用诸如连 续浇铸或挤压的常规方法，可形成如圆盘或矩形这样的简单几何形状的主体。下文的描述涉及用于PTC陶瓷的进料，PTC陶瓷可加工成复杂几何形状的主体。
技术实现思路
本专利技术提供用于注射模制的进料。进料包括陶瓷填料，陶瓷填料可通过烧结转变 成具有正的电阻温度系数的陶瓷(PTC陶瓷)。进料包括用于粘结填料的基质，基质具有比 陶瓷填料熔点更低的熔点。此外，进料包括金属杂质，其在进料中的含量低于lOppm。进料适合于通过注射模制生产包含PTC陶瓷的主体。进料可通过加工以形成很多 种注射模制主体，其用于其中需要PTC陶瓷特点的多种应用。PTC陶瓷在室温(特别是在 25°C)具有较低电阻率。当在所谓的电阻-温度曲线中相对于温度绘制这种PTC陶瓷的电 阻时，在特定的特征参考温度，电阻开始升高。在高于这个参考温度的温度，陶瓷的电阻示 出随着升高温度的陡峭斜率。因此，当向包含PTC陶瓷的主体施加电压时，主体被加热。为 了维持PTC陶瓷的这些电特点，在进料中优选地减少或避免杂质，尤其是金属杂质，进料随 后被加工成PTC陶瓷。本专利技术也提出一种制备用于注射模制的进料的方法。该方法包括制备一种陶瓷填 料，该陶瓷填料可通过烧结转变成PTC陶瓷。陶瓷填料与用于粘结填料的基质相混合，且将 包括填料和基质的混合物加工成颗粒。在进料制备期间，使用可与进料接触的工具，其具有 较低的磨损程度从而获得包括小于IOppm磨损造成杂质的进料。该方法使得能制备具有低杂质含量的进料。由于至少几乎不存在杂质，在对进料 进行注射模制时，在模制陶瓷主体中维持其电性质，诸如低电阻率和/或电阻-温度曲线的 陡峭斜率。附图说明图1示出不同地制备的进料的金属杂质的含量；图2示出由不同进料制备的注射模制主体的电阻率与金属杂质之间的关系；图3示出由不同进料制备的模制主体的电阻-温度曲线。具体实施例方式在一实施例中，可注射模制的进料具有陶瓷填料、用于粘结填料的基质和小于 IOppm金属杂质含量，可注射模制进料包括基于钛酸钡(BaTiO3)的陶瓷填料，其为钙钛矿型 陶瓷(ABO3)。该陶瓷包括以下结构 Ba1_x_yMxDyTi1-a-bNaMnb03其中参数优选地如下定义x = 0至0.5;y = 0至0.01;a = 0至0.01;以及b = 0至0.01。在这种结构中，M代表化合价二的阳离子，诸如Ca、Sr或Pb，D代表化合价三或四 的供体(donor)，例如Y、La或稀土元素，以及N代表化合价为五或六的阳离子，例如Nb或 Sb。因此，可使用很多种陶瓷材料，其中，可依据随后烧结陶瓷所需的电特点来选择陶 瓷的组成。进料的陶瓷填料可转变成具有低电阻率和电阻_温度曲线的陡峭斜率的一种PTC 陶瓷。由这种进料制成的PTC陶瓷的电阻率在25°C可包括3 Ω cm至30000 Ω cm范围，取 决于所用陶瓷填料的组成和烧结进料的条件。电阻开始升高的参考温度Tb包括-30°C至340°C的范围。由于更大量的杂质可能 会妨碍模制PTC陶瓷的电特点，进料中金属杂质的含量低于lOppm。进料是可注射模制的，因为基质熔点低于陶瓷材料的熔点。因此，可通过进料的注 射模制产生复杂几何形状的主体，例如，包括凸出、突起、表面腔或凹槽的主体，或者包括凸 缘或肋状物的主体。根据一实施例，进料中的基质占包括质量计的< 20 %的含量，优选地为按质量计 的的含量。这个含量降低了成本且缩短了在烧结之前或烧结期间移除基质时基质的 燃尽时间(burnout time)。另外，在进料中少量的基质材料有助于在燃尽期间控制尺寸 变化、且在进料烧结时减小进料收缩。根据一实施例，基质可包括选自包含蜡、树脂、热塑性塑料和水溶性聚合物的一组 中的材料。举例而言，低分子量聚乙烯、聚苯乙烯、石蜡、微晶蜡、若干共聚物和纤维素可包 含于基质中。此外，基质可包括选自包含润滑剂、增塑剂和抗氧化剂的一组中的至少一种另 外的组分。举例而言，邻苯二甲酸增塑剂或作为润滑剂的硬脂酸可包含于基质中。进料中的金属杂质可包括Fe、Al、Ni、Cr和W。由于在进料制备期间源于所采用工 具的磨损，则它们在进料中的含量，彼此组合或者每一种，分别小于lOppm。本专利技术还描述了一种制备用于注射模制的进料的方法，其包括以下步骤:A)制备 可通过烧结转变成PTC陶瓷的陶瓷填料，B)混合陶瓷填料与用于粘结填料的基质，以及，C) 生产包括填料和基质的颗粒。该方法包括使用具有低磨损程度的工具从而制备了包含有小于IOppm由所述磨 损造成的杂质的进料。因此，实现了制备出具有由少量磨损所造成的金属杂质的可注射模 制进料、而不会损失模制PTC陶瓷的所希望的电特点。在步骤A)中，填料的基本材料可混合、煅烧和研磨成粉末。煅烧在可在大约 1100°c执行大约两个小时，在煅烧期间，形成具有结构BamiyvrinblMnbC^的陶瓷材料， 其中X = 0至0. 5，y = 0至0. 01，a = 0至0. 01且b = 0至0. 01，其中M代表化合价二的 阳离子，D是化合价为三或四的供体，且N是化合价为五或六的阳离子。这种陶瓷材料被研磨成粉末且经干燥以获得陶瓷填料。作为基础材料，可使用BaCO3、TiO2、含Mn离子的溶液和含Y离子的溶液，例如 MnSO4和Y03/2，以及选自包含SiO2、CaCO3、SrCO3和Pb3O4的一组中的至少一种材料来制 备陶瓷填料。从这些基础材料，例如，可制备具有诸如(Bacu29ciCaaci5ci5Src^969Pbcu3tl6Yc5) (Tia5Cl2Mnacicici7)Oli5ci45组分组成的陶瓷材料。这种陶瓷材料的烧结主体可具有122°C的特征 参考温度Tb，且取决于烧结期间的条件，电阻率在40至200Qcm的范围。根据该方法的实施方式，在40°C至200°C的温度执行步骤B)。首先，陶瓷填料与基 质在室温混合，之后，将这个冷混合物置于热混合器中，热混合器被加热到100°C至200°C 的温度，优选地在120°C至170°C之间，例如160°C，造成陶瓷填料与基质的机械混合。然后， 在40°C至160°C的高温，在双辊碾轧机(twin roll mill)中使陶瓷填料与粘结填料的基质 的混合物均化成均勻一致。可使用其它捏碎/压碎装置作为混合器或混合装置。双辊碾轧机优选地包括具有可调整压区的两个反转差速辊，并且在陶瓷填料和基 质经过压区时对陶瓷填料和基质施加强剪切应力。另外，可使用单螺杆或双螺杆挤压机以 及球磨机(ball mill)或叶片型混合器来制备包含基质和陶瓷填料的混合物。在步骤C)，可将基质与陶瓷填料的混合物冷却至室温且通过压碎而减小成小块或 小片。在另一实施例中，在由方法步骤B)中施加的热所造成的高温下，可通过切割基质与 陶瓷填料的混合物而将混合物减小至小块或小片。混合物在其冷却时得以硬化，且通过将 其减小成小块或小片，而形成进料材料的颗粒。根据方法的实施方式，在方法步骤A)、B)和C)中所用的工具包括一种硬材料的 涂层。该涂层可包括任何硬金属，诸如碳化钨(WC)。这样一种涂层减小工具与陶瓷材料与 基质的混合物接触时的磨损程度，且使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于注射模制的进料，其包括：　　陶瓷填料，其可通过烧结转变成具有正的电阻温度系数的陶瓷，用于粘结填料的基质，所述基质具有低于所述陶瓷填料熔点的熔点，　　金属杂质，其中所述杂质在进料中的含量低于１０ｐｐｍ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-12-5 11/950744一种用于注射模制的进料，其包括陶瓷填料，其可通过烧结转变成具有正的电阻温度系数的陶瓷，用于粘结填料的基质，所述基质具有低于所述陶瓷填料熔点的熔点，金属杂质，其中所述杂质在进料中的含量低于10ppm。2.根据前述权利要求1所述的进料，其中所述陶瓷填料包括具有以下结构的材料Ba1_x_yMxDyTi1_a_bNaMnb03 其中χ = 0 至 0. 5 ； y = 0至0.01 ； a = 0至0.01 ；以及 b = 0 至 0. 01，M包括化合价二的阳离子，D包括化合价三或四的供体，以及N包括化合价为五或六的阳离子。3.根据权利要求1所述的进料，其中所述烧结陶瓷在25°C包括3Ω cm至30000 Ω cm的 电阻率。4.根据权利要求1所述的进料，其包括按质量计的<20%的基质含量。5.根据前述权利要求中任一项所述的进料，其中所述基质包括选自包含蜡、树脂、热塑 性塑料和水溶性聚合物的一组中的一种材料。6.根据前述权利要求中任一项所述的进料，其中所述基质额外地包括选自润滑剂、增 塑剂和抗氧化剂中的至少一种组分。7.根据权利要求1所述的进料，其中所述金属杂质包括选自Fe、Al、Ni、Cr和W...

【专利技术属性】
技术研发人员：J伊尔，V费希尔，K哈杰克，G谢韦，T哈弗科恩，MV威茨莱本，
申请(专利权)人：埃普科斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]