JP2000012307A

JP2000012307A - 有機質正特性サーミスタ

Info

Publication number: JP2000012307A
Application number: JP10188208A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Shigeta; 徳彦繁田; Yukie Yoshinari; 由紀江吉成
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1998-06-18
Filing date: 1998-06-18
Publication date: 2000-01-14
Anticipated expiration: 2018-06-18
Also published as: JP3911345B2; US6090314A

Abstract

(57)【要約】【課題】人体に危険性のない６０〜７０℃で動作し、
非動作時（室温）の初期抵抗が低く、非動作時から動作
時にかけての抵抗変化率が大きく、耐湿性にも優れた有
機質正特性サーミスタを提供する。【解決手段】本発明の有機質正特性サーミスタは、ポ
リエチレンオキサイドと、非水溶性低分子有機化合物
と、スパイク状の突起を有する導電性粒子とを含有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機質正特性サー
ミスタに関し、さらに詳細には、昇温により急激に抵抗
値が増大する現象、すなわちＰＴＣ（ positive temper
ature coefficient of resistivity ）特性を有する有
機質正特性サーミスタに関する。

【０００２】

【従来の技術】結晶性重合体（ポリマー）に、カーボン
ブラックやグラファイト等の炭素粉末、または、金属粉
末等の導電性粒子を混練、分散させたＰＴＣ特性を示す
有機質正特性サーミスタは、この分野では公知であり、
例えば、米国特許第３２４３７５３号明細書および同３
３５１８８２号明細書等に開示されている。抵抗値の増
大は、結晶性重合体が融解に伴って膨張し、導電性微粒
子の導電経路を切断するためと考えられている。

【０００３】有機質正特性サーミスタは、自己温度制御
型ヒーターや温度検出器センサー、過電流保護素子とし
て利用することができる。これに要求される特性とし
て、室温（非動作時）の初期抵抗値が充分低いこと、初
期抵抗値と動作時の抵抗の変化率が大きいこと、繰り返
し動作によってもその特性が安定していることが挙げら
れる。一般に、有機質正特性サーミスタでは、動作時に
結晶性重合体の融解を伴うので、冷却されたときに導電
性粒子の分散状態が変化し、初期抵抗値が上昇し、抵抗
変化率が減少することが知られている。

【０００４】従来の有機質正特性サーミスタでは、導電
性粒子としてカーボンブラックが多く用いられてきた。
しかしながら、初期抵抗値を下げるためにカーボンブラ
ックの充填量を多くすると充分な抵抗変化率が得られ
ず、逆に、充填量を少なくして充分な抵抗変化率を得る
と初期抵抗値が高すぎて実用に適さないという問題があ
った。また、一般の金属粒子を導電性粒子に用いた例も
あるが、カーボンブラック同様、低い初期抵抗値と大き
な抵抗変化率とを両立させることは困難であった。

【０００５】上記の欠点を解決する方法として、スパイ
ク状の突起を有する導電性粒子を用いる方法が特開平５
−４７５０３号公報に開示されている。より具体的に
は、結晶性重合体としてポリフッ化ビニリデンを用い、
スパイク状の突起を有する導電性粒子としてはスパイク
状Ｎｉパウダーを用いたもので、これにより、低い初期
抵抗と大きな抵抗変化との両立を図ることができるとさ
れている。しかしながら、このものは繰り返し動作に対
する特性の安定性が不充分である。また、ポリフッ化ビ
ニリデンを用いる場合、動作温度は１６０℃程度であ
る。しかし、２次電池、電気毛布、便座、車両用シート
用のヒーター等の保護素子としての用途を考えた場合、
１００℃以上の動作温度では人体への危険性が大きい。
人体に対しての安全性を考えた場合、動作温度は１００
℃未満、特に６０〜７０℃程度が必要である。

【０００６】また、米国特許第５３７８４０７号明細書
にも、スパイク状の突起を有するフィラメント形状のＮ
ｉと、ポリオレフィン、オレフィン系コポリマー、ある
いはフルオロポリマーとを用いたものが開示されてい
る。このものは、低い初期抵抗と、大きな抵抗変化と、
繰り返し動作に対する特性の安定性は十分であるとされ
ている。しかし、実施例で用いられている高密度ポリエ
チレン、ポリフッ化ビニリデンポリマーでは、動作温度
はそれぞれ１３０℃、１６０℃前後である。なお、この
明細書には、エチレン／エチルアクリレートコポリマ
ー、エチレン／酢酸ビニルコポリマー、エチレン／アク
リル酸コポリマー等も使用可能とされている。しかし、
実施例は存在しない。これらのポリマーは、動作温度が
１００℃未満であるが、本発明者により、繰り返し動作
により特性が不安定になることが確認された。

【０００７】なお、米国特許第４５４５９２６号明細書
に開示されたものも、球状、フレーク状、棒状のＮｉ
と、ポリオレフィン、オレフィン系コポリマー、ハロゲ
ン化ビニル、ビニリデンポリマーを用いている。実施例
の中で、エチレン／エチルアクリレートコポリマー、エ
チレン／アクリル酸コポリマーが動作温度１００℃未満
であり、他のポリマーは１００℃超の動作温度である。
しかし、エチレン／エチルアクリレートコポリマー、エ
チレン／アクリル酸コポリマーは、前記の通り、繰り返
し動作により特性が不安定になる。

【０００８】動作温度が１００℃未満であり、かつ、低
い初期抵抗と大きな抵抗変化とを両立させる方法とし
て、本発明者は、重量平均分子量２，０００，０００以
上のポリエチレンオキサイドと、スパイク状の突起を有
する導電性粒子とを混練した有機質正特性サーミスタを
特願平８−３３２９７９号公報で提案している。このも
のは優れたＰＴＣ特性を示し、６０〜７０℃で動作し、
非動作時（室温）の初期抵抗が低く、動作時における抵
抗の立ち上がりが急峻であり、非動作時から動作時にか
けての抵抗変化率が大きく、繰り返し動作によってもそ
の特性が安定している。

【０００９】しかしながら、高湿度環境下では特性が不
安定であるという問題があり、後述の実施例で明らかに
なるであろうが、８０℃８０％ＲＨの耐湿性試験では５
０時間で、大幅な特性劣化が見られる。ポリエチレンオ
キサイドは水溶性なので、水が吸着したり、重合体の中
へ拡散したりしてしまって、特性が劣化するのである。
高温で処理し、水を蒸発させると特性が元に戻ることか
らも、サーミスタの劣化が耐水性の問題であることがわ
かる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、人体
に危険性のない６０〜７０℃で動作し、非動作時（室
温）の初期抵抗が低く、非動作時から動作時にかけての
抵抗変化率が大きく、耐湿性にも優れた有機質正特性サ
ーミスタを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
の本発明により達成される。

【００１２】（１）ポリエチレンオキサイドと、非水
溶性低分子有機化合物と、スパイク状の突起を有する導
電性粒子とを含有する有機質正特性サーミスタ。（２）前記非水溶性低分子有機化合物の融点が４０〜
１００℃である上記（１）の有機質正特性サーミスタ。（３）前記非水溶性低分子有機化合物の分子量が１，
０００以下である上記（１）または（２）の有機質正特
性サーミスタ。（４）前記非水溶性低分子有機化合物がワックスまた
は水素結合可能な官能基をもつものである上記（１）〜
（３）のいずれかの有機質正特性サーミスタ。（５）前記水素結合可能な官能基がカルバモイル基ま
たは水酸基である上記（４）の有機質正特性サーミス
タ。（６）前記ポリエチレンオキサイドの重量平均分子量
が２，０００，０００以上である上記（１）〜（５）の
いずれかの有機質正特性サーミスタ。（７）前記スパイク状の突起を有する導電性粒子が鎖
状に連なっている上記（１）〜（６）のいずれかの有機
質正特性サーミスタ。

【００１３】

【作用】本発明では、６０〜７０℃で動作し、非動作時
（室温）の初期抵抗が低く、非動作時から動作時にかけ
ての抵抗変化率が大きいスパイク状の突起を有する導電
性粒子−ポリエチレンオキサイド系有機質サーミスタ
に、さらに非水溶性低分子有機化合物を含有させること
により、その優れたＰＴＣ特性をほぼ維持したまま、耐
湿性が大幅に向上する。

【００１４】なお、特開昭６１−１８１８５９号公報に
は、結晶性ポリアルキレンオキサイドと、側鎖または／
および主鎖に、カルボキシル基または／およびカルボン
酸の無水基を含有する変性ポリオレフィンと、導電性カ
ーボンブラックまたは／および黒鉛とからなることを特
徴とする正の温度係数特性を有する導電性重合体組成物
が開示されている。この構成とすることで、ＰＴＣ特性
が実質的に損なわれることなく、耐湿性が向上するとさ
れている。しかしながら、耐湿性試験は４０℃９０％Ｒ
Ｈ、２４０時間で行われており、通常の使用条件下での
耐湿性を判定するには不十分である。上記の加速条件で
は、後述する絶対湿度換算で、東京では半年以下、那覇
では３ヶ月以下の湿度寿命にしか相当しない。後述の実
施例で明らかになるであろうが、本発明の有機質正特性
サーミスタは、８０℃８０％ＲＨの加速条件で５００時
間以上もつので、東京で２０年以上、那覇で１０年以上
の湿度寿命をもつ。また、上記公報の実施例には、耐湿
性試験前の特性が示されておらず、試験による劣化がど
れくらいかは不明である。また、導電性粒子としてカー
ボンブラックやグラファイトを用いており、本発明のよ
うに低い初期抵抗と大きな抵抗変化率とを両立させては
いない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。

【００１６】本発明の有機質正特性サーミスタは、ポリ
エチレンオキサイド（ＰＥＯ）と、スパイク状の突起を
有する導電性粒子と、非水溶性低分子有機化合物とを混
練したものである。

【００１７】これにより、６０〜７０℃で動作し、非動
作時（室温）の初期抵抗が低く、非動作時から動作時に
かけての抵抗変化率が大きく、かつ、高湿度環境下にお
ける特性劣化が大幅に抑制される。

【００１８】本発明では、スパイク状の突起を持つ導電
性粒子を用いることで、その形状のため、トンネル電流
が流れやすくなり、球状の導電性粒子と比較して低い初
期抵抗が得られる。また、導電性粒子間の間隔が球状の
ものに比べて大きいため、動作時には大きな抵抗変化が
得られる。

【００１９】結晶性重合体としては、ポリエチレンオキ
サイド、好ましくは重量平均分子量Ｍｗが２００万以上
のものを用いることで、繰り返し動作時の特性変化が臨
界的に少なくなる。この理由は現段階では明らかではな
いが、結晶性重合体の導電性粒子に対する濡れ性が向上
して分散がより均一になり、加熱冷却による結晶性重合
体の結晶状態および混合物の分散状態の変化が抑制され
るためと思われる。

【００２０】さらに、非水溶性低分子有機化合物を含有
させることで、耐湿性が大幅に向上する。これは、水溶
性のポリエチレンオキサイドと非水溶性の低分子有機化
合物とがミクロ相分離構造をとり、ポリエチレンオキサ
イドへ水蒸気が侵入したり、ポリエチレンオキサイドに
水が吸着したり、重合体の中へ拡散したりするのが防止
されるためと考えられる。

【００２１】本発明に用いるポリエチレンオキサイド
は、重量平均分子量Ｍｗ２，０００，０００以上のもの
が好ましく、特にＭｗ３，０００，０００〜６，００
０，０００のものが好ましい。Ｍｗが２，０００，００
０未満では、溶融時の粘度が低すぎて導電性粒子の分散
性が悪化してしまい、非動作時（室温）の初期抵抗を低
くすることが困難になる傾向がある。

【００２２】Ｍｗ２，０００，０００以上のポリエチレ
ンオキサイドは、融点６０〜７０℃程度で、密度１．１
５〜１．２２ｇ／cm³程度である。

【００２３】本発明に用いる導電性粒子は、１個、１個
が鋭利な突起をもつ一次粒子から形成されており、粒径
の１／３〜１／５０の高さの円錘状のスパイク状の突起
が１個の粒子に複数（通常１０〜５００個）存在するも
のである。その材質は金属、特にＮｉが好ましい。

【００２４】このような導電性粒子は、１個、１個が個
別に存在する粉体であってもよいが、一次粒子が１０〜
１０００個程度鎖状に連なり二次粒子を形成しているこ
とが好ましい。鎖状のものには、一部一次粒子が存在し
ていてもよい。前者の例としては、スパイク状の突起を
もつ球状のニッケルパウダがあり、市販されているもの
として、商品名ＩＮＣＯＴｙｐｅ１２３ニッケルパ
ウダ（インコ社製）がある。その平均粒径は３〜７μm
程度、見かけの密度は１．８〜２．７ｇ／cm³程度、比
表面積は０．３４〜０．４４m²／ｇ程度である。

【００２５】また、好ましく用いられる後者の例として
は、フィラメント状ニッケルパウダがあり、市販されて
いるものとして、商品名ＩＮＣＯＴｙｐｅ２１０、
２１５、２５５、２７０、２８７ニッケルパウダ（イン
コ社製）がある。このうち、ＩＮＣＯＴｙｐｅ２５
５、２７０、２８７が特に好ましい。そして、その一次
粒子の平均粒径は、好ましくは０．１μm 以上、特に
０．５〜４．０μm程度が好ましい。一次粒子の平均粒
径は１．０〜４．０μmが最も好ましく、これに平均粒
径０．１μm 以上１．０μm未満のものを５０重量％以
下混合してもよい。また、見かけの密度は０．３〜１．
０ｇ／cm³程度、比表面積は０．４〜２．５m²／ｇ程度
である。なお、この場合の平均粒径はフィッシュー・サ
ブシーブ法で測定したものである。

【００２６】このような導電性粒子については、特開平
５−４７５０３号公報、米国特許第５３７８４０７号明
細書に記載されている。

【００２７】非水溶性低分子有機化合物としては、分子
量１０００程度まで、好ましくは２００〜８００のもの
であれば特に制限はないが、常温（２５℃程度の温度）
で固体であるものが好ましい。低分子有機化合物の融点
ｍｐは４０〜１００℃であることが好ましい。

【００２８】このようなものとしては、ワックス（具体
的には、パラフィンワックスやマイクロクリスタリンワ
ックス等の石油系ワックス、植物系ワックス、動物系ワ
ックス、鉱物系ワックスのような天然ワックス等）、油
脂（具体的には、脂肪または固体脂と称されるもの）な
どがある。ワックスや油脂の成分は、炭化水素（具体的
には、炭素数２２以上のアルカン系の直鎖炭化水素
等）、脂肪酸（具体的には、炭素数１２以上のアルカン
系の直鎖炭化水素の脂肪酸等）、脂肪酸エステル（具体
的には、炭素数２０以上の飽和脂肪酸とメチルアルコー
ル等の低級アルコールとから得られる飽和脂肪酸のメチ
ルエステル等）、脂肪酸アミド（具体的には、オレイン
酸アミド、エルカ酸アミドなどの不飽和脂肪酸アミド
等）、脂肪族アミン（具体的には、炭素数１６以上の脂
肪族第１アミン）、高級アルコール（具体的には、炭素
数１６以上のｎ−アルキルアルコール）などであるが、
これら自体を単独で低分子有機化合物として用いること
ができる。

【００２９】非水溶性低分子有機化合物としては、ワッ
クスまたは水素結合可能な官能基を有するもの、特に水
素結合可能な官能基を有するものが均一な混合状態が得
られ、製造も容易なので好ましい。炭化水素、主に炭化
水素からなる石油系ワックス等を用いると、均一な分散
が難しくなり、プレス成形時に低分子化合物が分離する
ことがある。水素結合可能な官能基を有するものは、ポ
リエチレンオキサイドのエーテル酸素に水素結合するの
で、低分子化合物の分離は起こりにくい。水素結合可能
な官能基としてはアミノ基、好ましくはカルバモイル
基、水酸基等が挙げられる。

【００３０】これらの低分子有機化合物は、市販されて
おり、市販品をそのまま用いることができる。これらは
１種のみを用いても２種以上を併用してもよい。

【００３１】このようなものとしては、パラフィンワッ
クス（例えば、テトラコサンＣ₂₄Ｈ₅₀；ｍｐ４９〜５２
℃、ヘキサトリアコンタンＣ₃₆Ｈ₇₄；ｍｐ７３℃、商品
名ＨＮＰ−１０（日本精蝋社製）；ｍｐ７５℃、ＨＮＰ
−３（日本精蝋社製）；ｍｐ６６℃など）、マイクロク
リスタリンワックス（例えば、商品名Ｈｉ−Ｍｉｃ−１
０８０（日本精蝋社製）；ｍｐ８３℃、Ｈｉ−Ｍｉｃ−
１０４５（日本精蝋社製）；ｍｐ７０℃、Ｈｉ−Ｍｉｃ
２０４５（日本精蝋社製）；ｍｐ６４℃、Ｈｉ−Ｍｉｃ
３０９０（日本精蝋社製）；ｍｐ８９℃、セラッタ１０
４（日本石油精製社製）；ｍｐ９６℃、１５５マイクロ
ワックス（日本石油精製社製）；ｍｐ７０℃など）、脂
肪酸（例えば、ベヘン酸（日本精化製）；ｍｐ８１℃、
ステアリン酸（日本精化製）；ｍｐ７２℃、パルミチン
酸（日本精化製）；ｍｐ６４℃など）、脂肪酸エステル
（例えば、アラキン酸メチルエステル（東京化成製）；
ｍｐ４８℃など）、脂肪酸アミド（例えば、オレイン酸
アミド（日本精化製）；ｍｐ７６℃）などがある。ま
た、パラフィンワックスに樹脂類を配合した配合ワック
スやこの配合ワックスにマイクロクリスタリンワックス
を混合したものであって融点を４０〜１００℃にしたも
のも用いることができる。

【００３２】本発明の非水溶性低分子有機化合物は、１
種のみを用いても２種以上を併用してもかまわない。

【００３３】本発明の有機質正特性サーミスタは、ポリ
エチレンオキサイド結晶性重合体と非水溶性低分子有機
化合物とが別々に分散して存在する海島構造をしている
と考えられる。

【００３４】本発明におけるポリエチレンオキサイド結
晶性重合体と非水溶性低分子有機化合物との混合比は、
ポリエチレンオキサイド１に対して非水溶性低分子有機
化合物２〜４０重量％、特に５〜３０重量％であること
が好ましい。この比率が小さくなって非水溶性低分子有
機化合物が少なくなりすぎると、耐湿性の向上が見られ
なくなる。また、この比率が大きくなって非水溶性低分
子有機化合物が多くなりすぎると、ポリエチレンオキサ
イドの融点における充分な抵抗の増大が得られなくな
り、また、素子の強度が減少してくる。

【００３５】導電性粒子は、重量比で、ポリエチレンオ
キサイド結晶性重合体と非水溶性低分子有機化合物との
合計量の２〜５倍であることが好ましい。導電性粒子が
少なくなりすぎると、非動作時の初期抵抗を充分に低く
することができなくなる。また、導電性粒子が多くなり
すぎると、非動作時から動作時にかけての抵抗変化率が
小さくなる上、混練が困難になる。

【００３６】また、必要に応じて各種添加剤を用いても
よい。添加剤としては、フェノール類、有機イオウ類、
フォスファイト類等の酸化防止剤、重合物のブレンド助
剤（相溶化剤）等が用いられる。ブレンド助剤として、
エチレンオリゴマー骨格にポリエチレンオキサイド側鎖
が複数結合しているものが挙げられる。添加剤は１種を
用いても、２種以上を併用してもよい。含有量は、重量
比で、ポリエチレンオキサイド結晶性重合体と非水溶性
ポリマーとの合計量の０．１〜１０重量％程度であるこ
とが好ましい。

【００３７】ポリエチレンオキサイドと導電性粒子と非
水溶性低分子有機化合物との混練は、公知の方法により
行えばよく、例えばミルやロール等により５〜９０分間
程度混練する。混練温度は、通常、ポリマーの融点以上
の温度、好ましくは融点より５〜４０℃高い温度で行え
ばよい。

【００３８】また、溶液法でポリエチレンオキサイド
と、導電性粒子と、非水溶性低分子有機化合物とを混合
してもよい。この場合、ポリエチレンオキサイドが溶解
する溶媒を用いて非水溶性低分子有機化合物と導電性粒
子とを分散させる方法と、非水溶性低分子有機化合物が
溶解する溶媒を用いてポリエチレンオキサイドと導電性
粒子とを分散させる方法と、ポリエチレンオキサイドと
非水溶性低分子有機化合物とが溶解する溶媒を用いて導
電性粒子を分散させる方法がある。

【００３９】ポリエチレンオキサイドと導電性粒子と非
水溶性低分子有機化合物との混練物は、所定の厚さのシ
ート形状にプレス成型し、その後、金属電極を熱圧着し
てサーミスタ素子とする。成型は、注入法、押し出し法
等で行えばよい。金属電極はＣｕ、Ｎｉ等が好ましい。
また、プレス成型と電極形成とを同時に行ってもよい。

【００４０】成型後に、必要に応じて架橋処理を施して
もよい。架橋方法は、放射線架橋、有機過酸化物による
化学架橋、シランカップリング剤をグラフト化しシラノ
ール基の縮合反応による水架橋等が用いられる。

【００４１】本発明の有機質正特性サーミスタは、６０
〜７０℃で動作し、非動作時における初期抵抗が低く、
その室温比抵抗値は１０^-2〜１０^-1Ω・cm程度であり、
非動作時から動作時にかけての抵抗変化率が７〜１１桁
程度と大きい。その上、耐湿性に優れており、東京で２
０年以上、那覇で１０年以上の湿度寿命をもつ。

【００４２】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例とともに示
し、本発明を具体的に説明する。

【００４３】＜実施例１＞結晶性重合体としてポリエチ
レンオキサイド（住友精化製、重量平均分子量４，３０
０，０００〜４，８００，０００、融点６７℃）、低分
子非水溶性有機化合物としてオレイン酸アミド（日本精
化製、商品名ニュートロンＰ）、導電性粒子として鎖状
のフィラメント状ニッケルパウダ（ＩＮＣＯ社製、商品
名Ｔｙｐｅ２５５ニッケルパウダ）を用いた。導電性粒
子の平均粒径は２．２〜２．８μm、見かけの密度は
０．５〜０．６５g/cm³、比表面積は０．６８m²/gであ
る。

【００４４】ポリエチレンオキサイドに、オレイン酸ア
ミドをポリエチレンオキサイドの２０重量％、ニッケル
パウダをポリエチレンオキサイドの４倍重量、フェノー
ル系および有機イオウ系酸化防止剤（住友化学製、商品
名スミライザー−ＢＨＴおよびＴＰ−Ｄ）をポリエチレ
ンオキサイドの０．５重量％加え、ミル中、８０℃で１
０分間混練した。

【００４５】この混練物の両面をＮｉ箔電極（３０μｍ
厚）で挟み、混練物にＮｉ箔を圧着するとともに、混練
物を成型し、全体で１mm厚のプレス成型品を得た。これ
を直径１０mmのディスク状に打ち抜いて、サーミスタ素
子を得た。このサーミスタ素子の断面図を図１に示す。
図１に示されるように、サーミスタ素子はＮｉ箔から形
成された電極１１間に、結晶性重合体と導電性粒子と非
水溶性重合体との混練成形シートであるサーミスタ素体
１２を挟み込んだものである。

【００４６】このサンプルを恒温槽内で加熱、冷却し、
所定の温度で、４端子法で抵抗値を測定して温度−抵抗
曲線を得た。この結果を図２に示す。

【００４７】室温（２５℃）抵抗値は３mΩ（２．３×
１０^-2Ω・cm）で、ポリエチレンオキサイドの融点６７
℃付近で抵抗の急激な上昇が見られ、最大抵抗値は８．
９×１０⁷Ω（７．０×１０⁸Ω・cm）となり、抵抗変化
率は１０．５桁であった。

【００４８】（耐湿性試験）得られたサーミスタサンプ
ルを、８０℃８０％ＲＨに設定した恒温恒湿槽に放置
し、耐湿性試験を行った。各放置時間における室温抵抗
と抵抗変化率を図３に示す。５００時間まで室温（２５
℃）抵抗値は１０mΩ以下、抵抗変化率は８桁以上であ
り、充分なＰＴＣ特性が保たれていた。

【００４９】８０℃８０％ＲＨ、５００時間の耐湿性試
験は、絶対湿度換算で、東京では２０年以上、那覇では
１０年以上の湿度寿命に相当する。絶対湿度換算につい
て、８０℃８０％ＲＨ条件下での寿命から２５℃６０％
ＲＨ条件下での寿命への計算を例にして説明する。８０
℃８０％ＲＨの絶対湿度は２３２．５ｇ／ｍ³、２５℃
６０％ＲＨの絶対湿度は１３．８ｇ／ｍ³である。加速
定数は２として、次の計算式で求める。（２３２．５／１３．８）²≒２８３．８５この場合、８０℃８０％ＲＨ条件下での寿命が５００hr
であれば、２５℃６０％ＲＨ条件下での寿命は５００hr×２８３．８５＝１４１９２５hr≒５９１４日
≒１６．２年となる。東京、那覇の湿度は、月々の平均相対湿度を絶
対湿度換算し、その合計を年間の湿度とした。

【００５０】＜実施例２＞低分子非水溶性有機化合物と
してエルカ酸アミド（日本精化製、商品名ニュートロン
−Ｓ）を用いた他は実施例１と同様にしてサンプルを得
た。そして、実施例１と同様にして温度−抵抗曲線を
得、耐湿性試験を行った。

【００５１】このサンプルの室温（２５℃）抵抗値は５
mΩ（３．９×１０^-2Ω・cm）で、ポリエチレンオキサ
イドの融点６７℃付近で抵抗の急激な上昇が見られ、最
大抵抗値は９．２×１０⁶Ω（７．２×１０⁷Ω・cm）と
なり、抵抗変化率は９．３桁であった。

【００５２】８０℃８０％ＲＨ耐湿性試験では、５００
時間後の室温抵抗値は８mΩ、抵抗変化率は７．５桁で
あり、充分なＰＴＣ特性が保たれていた。

【００５３】＜実施例３＞低分子非水溶性有機化合物と
してマイクロクリスタリンワックス（日本精蝋製、商品
名Ｈｉ−Ｍｉｃ−１０４５）を用い、さらに下記の相溶
化剤Ｉ（住友化学工業製、商品名スミエード３００）を
ポリエチレンオキサイドとマイクロクリスタリンワック
スの合計重量の２重量％加えた他は実施例１と同様にし
てサンプルを得た。そして、実施例１と同様にして温度
−抵抗曲線を得、耐湿性試験を行った。

【００５４】

【化１】

【００５５】このサンプルの室温（２５℃）抵抗値は２
mΩ（１．６×１０^-2Ω・cm）で、ポリエチレンオキサ
イドの融点６７℃付近で抵抗の急激な上昇が見られ、最
大抵抗値は８．０×１０⁷Ω（６．３×１０⁸Ω・cm）と
なり、抵抗変化率は１０．６桁であった。

【００５６】８０℃８０％ＲＨ耐湿性試験では、５００
時間後の室温抵抗値は７mΩ、抵抗変化率は８．３桁で
あり、充分なＰＴＣ特性が保たれていた。

【００５７】＜実施例４＞低分子非水溶性有機化合物と
してベヘン酸（日本精化製）を用いた他は実施例１と同
様にしてサンプルを得た。そして、実施例１と同様にし
て温度−抵抗曲線を得、耐湿性試験を行った。

【００５８】このサンプルの室温（２５℃）抵抗値は３
mΩ（２．３×１０^-2Ω・cm）で、ポリエチレンオキサ
イドの融点６７℃付近で抵抗の急激な上昇が見られ、最
大抵抗値は７．２×１０⁶Ω（５．７×１０⁷Ω・cm）と
なり、抵抗変化率は９．４桁であった。

【００５９】８０℃８０％ＲＨ耐湿性試験では、５００
時間後の室温抵抗値は９mΩ、抵抗変化率は７．７桁で
あり、充分なＰＴＣ特性が保たれていた。

【００６０】＜比較例１＞実施例１と同じポリエチレン
オキサイドに、実施例１と同じフェノール系および有機
イオウ系酸化防止剤をポリエチレンオキサイドの０．５
重量％、実施例１と同じ鎖状のフィラメント状ニッケル
パウダをポリエチレンオキサイドの４倍重量加え、ミル
中、８０℃で１０分間混練した。そして、実施例１と同
様にして、この混練物の両面にＮｉ電極を圧着して、サ
ンプルを得た。

【００６１】実施例１と同様にしてこのサンプルの温度
−抵抗曲線を得た。このサンプルの室温（２５℃）抵抗
値は６mΩ（４．７×１０^-2Ω・cm）で、ポリエチレン
オキサイドの融点６７℃付近で抵抗の急激な上昇が見ら
れ、最大抵抗値は６．０×１０⁷Ω（４．７×１０⁸Ω・
cm）となり、抵抗変化率は１０．０桁であった。

【００６２】実施例１と同様にして、８０℃８０％ＲＨ
でこのサンプルの耐湿性試験を行った。各放置時間にお
ける室温抵抗と抵抗変化率を図４に示す。５０時間で室
温（２５℃）抵抗値は２桁以上も上昇し、抵抗変化率は
６桁以下に減少した。１００時間で室温抵抗値は初期か
ら６桁以上も上昇し、抵抗変化率は２桁以下に減少し
た。このように５０時間でも大幅な特性の劣化が見られ
た。

【００６３】本発明の有機質正特性サーミスタは、６０
〜７０℃で動作し、非動作時（室温）の初期抵抗が低
く、非動作時から動作時にかけての抵抗変化率が大きい
スパイク状の突起を有する導電性粒子−ポリエチレンオ
キサイド系有機質サーミスタの優れたＰＴＣ特性をほぼ
維持しており、その上、耐湿性が大幅に向上しているこ
とがわかる。

【００６４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、人体に
危険性のない６０〜７０℃で動作し、非動作時（室温）
の初期抵抗が低く、非動作時から動作時にかけての抵抗
変化率が大きく、耐湿性にも優れた有機質正特性サーミ
スタを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】有機質正特性サーミスタのサンプルの概略断面
図である。

【図２】実施例１のサンプルの温度−抵抗曲線である。

【図３】実施例１のサンプルの８０℃８０％ＲＨ耐湿性
試験の各放置時間における室温抵抗と抵抗変化率であ
る。

【図４】比較例１のサンプルの８０℃８０％ＲＨ耐湿性
試験の各放置時間における室温抵抗と抵抗変化率であ
る。

【符号の説明】

１１電極１２サーミスタ素体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリエチレンオキサイドと、非水溶性低
分子有機化合物と、スパイク状の突起を有する導電性粒
子とを含有する有機質正特性サーミスタ。
【請求項２】前記非水溶性低分子有機化合物の融点が
４０〜１００℃である請求項１の有機質正特性サーミス
タ。
【請求項３】前記非水溶性低分子有機化合物の分子量
が１，０００以下である請求項１または２の有機質正特
性サーミスタ。
【請求項４】前記非水溶性低分子有機化合物がワック
スまたは水素結合可能な官能基をもつものである請求項
１〜３のいずれかの有機質正特性サーミスタ。
【請求項５】前記水素結合可能な官能基がカルバモイ
ル基または水酸基である請求項４の有機質正特性サーミ
スタ。
【請求項６】前記ポリエチレンオキサイドの重量平均
分子量が２，０００，０００以上である請求項１〜５の
いずれかの有機質正特性サーミスタ。
【請求項７】前記スパイク状の突起を有する導電性粒
子が鎖状に連なっている請求項１〜６のいずれかの有機
質正特性サーミスタ。