JP2002012777A - フィブリル状繊維を含む導電性高分子組成物およびその素子 - Google Patents
フィブリル状繊維を含む導電性高分子組成物およびその素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 より優れた電圧適性を有するとともに、電気
的安定性が改善されたＰＴＣ高分子組成物およびＰＴＣ
電気素子を提供する。 【解決手段】 ＰＴＣ組成物を、有機高分子と、粒状の
導電性充填材と、フィブリル状繊維を含む不活性充填材
と、必要であれば、難燃剤、安定剤、酸化防止剤、オゾ
ン分解防止剤、促進剤、色素、発泡剤、架橋剤、カップ
リング剤、補助剤および分散剤からなる群より選択され
る一つまたはそれ以上の添加剤とを含んで構成する。こ
のようなＰＴＣ高分子組成物を用いてＰＴＣ電気素子を
構成する。
的安定性が改善されたＰＴＣ高分子組成物およびＰＴＣ
電気素子を提供する。 【解決手段】 ＰＴＣ組成物を、有機高分子と、粒状の
導電性充填材と、フィブリル状繊維を含む不活性充填材
と、必要であれば、難燃剤、安定剤、酸化防止剤、オゾ
ン分解防止剤、促進剤、色素、発泡剤、架橋剤、カップ
リング剤、補助剤および分散剤からなる群より選択され
る一つまたはそれ以上の添加剤とを含んで構成する。こ
のようなＰＴＣ高分子組成物を用いてＰＴＣ電気素子を
構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般に、正の温
度係数（ＰＴＣ）特性を有する高分子組成物と、ＰＴＣ
電気素子とに関する。特に、この発明は、フィブリル状
繊維を含み、改善された過電圧適性及びより優れたＰＴ
Ｃ効果を呈するＰＴＣ高分子組成物に関する。
度係数（ＰＴＣ）特性を有する高分子組成物と、ＰＴＣ
電気素子とに関する。特に、この発明は、フィブリル状
繊維を含み、改善された過電圧適性及びより優れたＰＴ
Ｃ効果を呈するＰＴＣ高分子組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＰＴＣ効果を呈する導電性高分子組成物
を備えた電気素子は、電子産業において広く知られてお
り、多くの適用がある。限定を意図しない例をあげる
と、例えば、電気機器やライン電圧用アプリケーション
（live voltage application）に用いられる定温ヒータ
ー、温度センサ、低電力の回路保護手段や過電流調整器
として用いられる。典型的な導電性ＰＴＣ高分子組成物
は、例えばカーボンブラック、細断された黒鉛繊維、粒
子状のニッケルまたは薄片状の銀等の導電性充填材が分
散された、結晶質または半晶質の熱可塑性樹脂（例えば
ポリエチレン）または非晶質の熱硬化性樹脂（例えばエ
ポキシ樹脂）の母材（matrix）を含む。いくつかの組成
物は、例えば、難燃剤、安定剤、酸化防止剤、オゾン分
解防止剤、促進剤、色素、発泡剤、架橋剤、分散剤およ
び不活性充填材等を付加的に含む。
を備えた電気素子は、電子産業において広く知られてお
り、多くの適用がある。限定を意図しない例をあげる
と、例えば、電気機器やライン電圧用アプリケーション
（live voltage application）に用いられる定温ヒータ
ー、温度センサ、低電力の回路保護手段や過電流調整器
として用いられる。典型的な導電性ＰＴＣ高分子組成物
は、例えばカーボンブラック、細断された黒鉛繊維、粒
子状のニッケルまたは薄片状の銀等の導電性充填材が分
散された、結晶質または半晶質の熱可塑性樹脂（例えば
ポリエチレン）または非晶質の熱硬化性樹脂（例えばエ
ポキシ樹脂）の母材（matrix）を含む。いくつかの組成
物は、例えば、難燃剤、安定剤、酸化防止剤、オゾン分
解防止剤、促進剤、色素、発泡剤、架橋剤、分散剤およ
び不活性充填材等を付加的に含む。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】低温（例えば室温）に
おいては、ＰＴＣ高分子組成物は、電流の導電路を提供
するような連続した構造を有し、低い抵抗率を実現す
る。しかし、このような組成物を備えたＰＴＣ素子が加
熱されたり、ＰＴＣ素子が過電流によって転移温度まで
自己加熱したりすると、大きな熱膨張の結果として得ら
れるあまり規則性の高くない高分子構造により、高い抵
抗率が実現される。ＰＴＣ電気素子においては、この高
い（Wgh）抵抗率により負荷電流が制限され、例えば回
路が遮断されることにつながる。この発明に関する明細
書中、Ｔｓという符号は、「ＰＣＴ効果」（抵抗率の急
激な上昇）がおこる「スイッチング」温度を表すために
用いる。抵抗−温度の曲線としてプロットした際の抵抗
率の変化の急激さ（sharpness）を、ここでは「直角の
度合（squareness）」と称する。すなわち、Ｔｓにおけ
る曲線が直角に近いほど、抵抗率がその低い値からその
最高値に変化するまでの温度範囲が小さいことになる。
ＰＴＣ素子が低温に冷却されると、その抵抗率は、理論
的には、従前の値に戻るはずである。しかし、実際に
は、低温−高温−低温という温度サイクルの回数が増え
るにつれ、ＰＴＣ高分子組成物の低温における抵抗率が
次第に上昇する場合がある。これは「ラチェット（ratc
heting）」として知られる電気的な不安定化特性であ
る。化学薬品または照射により導電性高分子を架橋した
り、不活性充填材または有機添加剤を添加したりするこ
とによって電気的な安定性を改善することができる。
おいては、ＰＴＣ高分子組成物は、電流の導電路を提供
するような連続した構造を有し、低い抵抗率を実現す
る。しかし、このような組成物を備えたＰＴＣ素子が加
熱されたり、ＰＴＣ素子が過電流によって転移温度まで
自己加熱したりすると、大きな熱膨張の結果として得ら
れるあまり規則性の高くない高分子構造により、高い抵
抗率が実現される。ＰＴＣ電気素子においては、この高
い（Wgh）抵抗率により負荷電流が制限され、例えば回
路が遮断されることにつながる。この発明に関する明細
書中、Ｔｓという符号は、「ＰＣＴ効果」（抵抗率の急
激な上昇）がおこる「スイッチング」温度を表すために
用いる。抵抗−温度の曲線としてプロットした際の抵抗
率の変化の急激さ（sharpness）を、ここでは「直角の
度合（squareness）」と称する。すなわち、Ｔｓにおけ
る曲線が直角に近いほど、抵抗率がその低い値からその
最高値に変化するまでの温度範囲が小さいことになる。
ＰＴＣ素子が低温に冷却されると、その抵抗率は、理論
的には、従前の値に戻るはずである。しかし、実際に
は、低温−高温−低温という温度サイクルの回数が増え
るにつれ、ＰＴＣ高分子組成物の低温における抵抗率が
次第に上昇する場合がある。これは「ラチェット（ratc
heting）」として知られる電気的な不安定化特性であ
る。化学薬品または照射により導電性高分子を架橋した
り、不活性充填材または有機添加剤を添加したりするこ
とによって電気的な安定性を改善することができる。
【０００４】導電性のＰＴＣ高分子組成物を調製するに
あたり、加工温度が高分子の融点を２０℃以上超えるこ
とが多い。この結果、高分子は、形成工程において、い
くらか分解されたり酸化されたりする場合がある。さら
に、ＰＴＣ素子によっては、高温または高圧、あるいは
その両方において、熱不安定性を呈する。この結果、高
分子が老化することがある。そこで、熱安定性を提供す
るために、例えば不活性充填材または酸化防止剤、ある
いはその両方を用いることができる。
あたり、加工温度が高分子の融点を２０℃以上超えるこ
とが多い。この結果、高分子は、形成工程において、い
くらか分解されたり酸化されたりする場合がある。さら
に、ＰＴＣ素子によっては、高温または高圧、あるいは
その両方において、熱不安定性を呈する。この結果、高
分子が老化することがある。そこで、熱安定性を提供す
るために、例えば不活性充填材または酸化防止剤、ある
いはその両方を用いることができる。
【０００５】ＰＴＣ高分子組成物に用いられる不活性充
填材としては、数ある充填材の中でも、例えば、ポリテ
トラフルオロエチレン（例えばテフロン（商標名）の粉
体）、ポリエチレンまたは他のプラスチックの粉体、ヒ
ュームドシリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、
水酸化アルミニウム、カオリン、滑石、細断ガラスまた
は連続ガラス、繊維ガラス、あるいは、DuPontより入手
可能なポリアラミド繊維であるケブラー（商標名）等が
あげられる。Machinoらによる米国特許第４，８３３，
３０５号によれば、使用される繊維は、好ましくは、ア
スペクト比が約１００ないし３５００、直径が少なくと
も約０．０５ミクロン、長さが少なくとも約２０ミクロ
ンである。
填材としては、数ある充填材の中でも、例えば、ポリテ
トラフルオロエチレン（例えばテフロン（商標名）の粉
体）、ポリエチレンまたは他のプラスチックの粉体、ヒ
ュームドシリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、
水酸化アルミニウム、カオリン、滑石、細断ガラスまた
は連続ガラス、繊維ガラス、あるいは、DuPontより入手
可能なポリアラミド繊維であるケブラー（商標名）等が
あげられる。Machinoらによる米国特許第４，８３３，
３０５号によれば、使用される繊維は、好ましくは、ア
スペクト比が約１００ないし３５００、直径が少なくと
も約０．０５ミクロン、長さが少なくとも約２０ミクロ
ンである。
【０００６】ＰＴＣ高分子材料には多くの用途が見いだ
されている。例えば、過度の加熱や過電流によるサージ
のために機器が損傷するのを防ぐための自己調整型ヒー
ターや自己リセット可能なセンサとして用いられる。回
路保護を目的として、１６ないし２０ボルトの直流（Ｄ
Ｃ）電圧に耐えるために、ＰＴＣ高分子の素子は、通
常、自己リセットする特性を有し、２５℃において低い
抵抗率（１０Ωｃｍ以下）を呈し、且つ、比較的高いＰ
ＴＣ効果（１０３以上）を有する必要がある。ポリオレ
フィン、特にポリエチレン（ＰＥ）ベースの導電性材料
が広範にわたり研究され、このような低いＤＣ電圧用の
電気機器において用いられてきた。
されている。例えば、過度の加熱や過電流によるサージ
のために機器が損傷するのを防ぐための自己調整型ヒー
ターや自己リセット可能なセンサとして用いられる。回
路保護を目的として、１６ないし２０ボルトの直流（Ｄ
Ｃ）電圧に耐えるために、ＰＴＣ高分子の素子は、通
常、自己リセットする特性を有し、２５℃において低い
抵抗率（１０Ωｃｍ以下）を呈し、且つ、比較的高いＰ
ＴＣ効果（１０３以上）を有する必要がある。ポリオレ
フィン、特にポリエチレン（ＰＥ）ベースの導電性材料
が広範にわたり研究され、このような低いＤＣ電圧用の
電気機器において用いられてきた。
【０００７】例えば交流（ＡＣ）の電線における１１０
ないし１３０交流電圧（ＶＡＣ、「ライン電圧」）のよ
うに、ＡＣ実効電流が１５６ないし１８４直流電圧（Ｖ
ＤＣ）と等しいピーク値をもちうるような、より高い電
圧において動作可能なＰＴＣ高分子のセンサ素子が、Th
erm-O-Disc, Inc.によって最近開発された。過剰な温度
または過電流によるサージに起因するダメージからＡＣ
モータを保護するための自己リセット可能なセンサとし
てこのようなＰＴＣ高分子の素子を用いるのが特に有効
であることが分かっている。限定を意図することなく一
例をあげると、高電圧を許容するこのようなＰＴＣ高分
子の素子は、例えば皿洗い機、洗濯機や冷蔵庫等の家電
製品のモータを保護するのに有用であろう。
ないし１３０交流電圧（ＶＡＣ、「ライン電圧」）のよ
うに、ＡＣ実効電流が１５６ないし１８４直流電圧（Ｖ
ＤＣ）と等しいピーク値をもちうるような、より高い電
圧において動作可能なＰＴＣ高分子のセンサ素子が、Th
erm-O-Disc, Inc.によって最近開発された。過剰な温度
または過電流によるサージに起因するダメージからＡＣ
モータを保護するための自己リセット可能なセンサとし
てこのようなＰＴＣ高分子の素子を用いるのが特に有効
であることが分かっている。限定を意図することなく一
例をあげると、高電圧を許容するこのようなＰＴＣ高分
子の素子は、例えば皿洗い機、洗濯機や冷蔵庫等の家電
製品のモータを保護するのに有用であろう。
【０００８】以上を勘案すると、高いＰＴＣ効果を呈
し、初期の抵抗率が低く、十分な電気的安定性および熱
安定性を呈し、例えば約６ボルトないし約３００ボルト
に及ぶ、広範にわたる電圧領域において使用可能なＰＴ
Ｃ高分子組成物およびこれを含む素子を開発する必要が
ある。
し、初期の抵抗率が低く、十分な電気的安定性および熱
安定性を呈し、例えば約６ボルトないし約３００ボルト
に及ぶ、広範にわたる電圧領域において使用可能なＰＴ
Ｃ高分子組成物およびこれを含む素子を開発する必要が
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、改善された
電圧適性を有するとともに、室温における抵抗を低く維
持できるようなＰＴＣ高分子組成物およびＰＴＣ電気素
子を提供するものである。特に、このような高分子組成
物は、Ｔｓにおける抵抗率が２５℃における抵抗率の少
なくとも１０４ないし１０５倍であるような高いＰＴＣ
効果と、２５℃において好ましくは１０Ωｃｍ以下、よ
り好ましくは５Ωｃｍ以下となるような低い初期抵抗率
とを呈する。このようなＰＴＣ高分子組成物を備えたＰ
ＴＣ電気素子は、設計上望ましい形状寸法を有しなが
ら、２５℃における抵抗が好ましくは５００ｍΩ以下
（好適には約５ｍΩないし約５００ｍΩ、より好適には
約７．５ｍΩないし約２００ｍΩ、また一般には約１０
ｍΩないし約１００ｍΩ）を有するとともに、Ｔｓに達
した後に少なくとも４時間、好ましくは２４時間以上の
間、１１０ないし１３０ＶＡＣの電圧に何の問題もなく
耐えうるようなものである。
電圧適性を有するとともに、室温における抵抗を低く維
持できるようなＰＴＣ高分子組成物およびＰＴＣ電気素
子を提供するものである。特に、このような高分子組成
物は、Ｔｓにおける抵抗率が２５℃における抵抗率の少
なくとも１０４ないし１０５倍であるような高いＰＴＣ
効果と、２５℃において好ましくは１０Ωｃｍ以下、よ
り好ましくは５Ωｃｍ以下となるような低い初期抵抗率
とを呈する。このようなＰＴＣ高分子組成物を備えたＰ
ＴＣ電気素子は、設計上望ましい形状寸法を有しなが
ら、２５℃における抵抗が好ましくは５００ｍΩ以下
（好適には約５ｍΩないし約５００ｍΩ、より好適には
約７．５ｍΩないし約２００ｍΩ、また一般には約１０
ｍΩないし約１００ｍΩ）を有するとともに、Ｔｓに達
した後に少なくとも４時間、好ましくは２４時間以上の
間、１１０ないし１３０ＶＡＣの電圧に何の問題もなく
耐えうるようなものである。
【００１０】上記のような特性を呈するような本発明の
ＰＴＣ高分子組成物は、有機高分子と、粒状の導電性充
填材と、フィブリル状繊維を含む不活性な充填材と、任
意で、無機安定剤、難燃剤、酸化防止剤、オゾン分解防
止剤、促進剤、色素、発泡剤、架橋剤、分散剤の群から
選択される添加剤とを含む。この組成物は、電気的安定
性を改善するために、本発明のＰＴＣ電気素子に適用す
る前あるいは適用した後に架橋されてもよいし、あるい
は架橋されなくてもよい。好ましくは、このＰＴＣ組成
物の高分子成分の融点（Ｔｍ）は１００℃ないし２００
℃であり、ＰＴＣ組成物の熱膨張係数は、ＴｍからＴｍ
マイナス１０℃の範囲内の温度において４．０×１０
−４ないし２．０×１０−３ｃｍ／ｃｍ℃を呈する。
ＰＴＣ高分子組成物は、有機高分子と、粒状の導電性充
填材と、フィブリル状繊維を含む不活性な充填材と、任
意で、無機安定剤、難燃剤、酸化防止剤、オゾン分解防
止剤、促進剤、色素、発泡剤、架橋剤、分散剤の群から
選択される添加剤とを含む。この組成物は、電気的安定
性を改善するために、本発明のＰＴＣ電気素子に適用す
る前あるいは適用した後に架橋されてもよいし、あるい
は架橋されなくてもよい。好ましくは、このＰＴＣ組成
物の高分子成分の融点（Ｔｍ）は１００℃ないし２００
℃であり、ＰＴＣ組成物の熱膨張係数は、ＴｍからＴｍ
マイナス１０℃の範囲内の温度において４．０×１０
−４ないし２．０×１０−３ｃｍ／ｃｍ℃を呈する。
【００１１】また、本発明の一実施形態にかかるＰＴＣ
素子は、２５℃において初期抵抗Ｒ ０を有し、１１０な
いし１３０ＶＡＣにおいてＹ分間劣化（stall）させた
後の２５℃における抵抗Ｒｙを有し、（Ｒｙ−Ｒ０）／
Ｒ０の値が初期抵抗Ｒ０に対して１．５倍以下であるこ
とを特徴とする。また、本発明の一実施形態にかかるＰ
ＴＣ素子は、スイッチング温度まで昇温した後に２５℃
に戻るというサイクルをＸ回経た後の２５℃における抵
抗Ｒｘを有し、（Ｒｘ−Ｒ０）／Ｒ０の値が初期抵抗Ｒ
０に対して３倍以下であることを特徴とする。
素子は、２５℃において初期抵抗Ｒ ０を有し、１１０な
いし１３０ＶＡＣにおいてＹ分間劣化（stall）させた
後の２５℃における抵抗Ｒｙを有し、（Ｒｙ−Ｒ０）／
Ｒ０の値が初期抵抗Ｒ０に対して１．５倍以下であるこ
とを特徴とする。また、本発明の一実施形態にかかるＰ
ＴＣ素子は、スイッチング温度まで昇温した後に２５℃
に戻るというサイクルをＸ回経た後の２５℃における抵
抗Ｒｘを有し、（Ｒｘ−Ｒ０）／Ｒ０の値が初期抵抗Ｒ
０に対して３倍以下であることを特徴とする。
【００１２】本発明のＰＴＣ電気素子は、例えば、「ラ
イン電流」の電圧において動作する機器を過度な加熱ま
たは過電流によるサージ、あるいはその両方から保護す
るために、高電圧への適性を有するものである。このＰ
ＴＣ素子は、皿洗い機、洗濯機や冷蔵庫等、例えば家電
製品におけるＡＣモータ用の自己リセット型のセンサと
して用いるのに特に有効である。さらに、バッテリ、ア
クチュエーター、ディスクドライブ、試験用機器や自動
車用アプリケーション等の低圧の装置において用いられ
るＰＴＣ組成物についても以下に記載した。
イン電流」の電圧において動作する機器を過度な加熱ま
たは過電流によるサージ、あるいはその両方から保護す
るために、高電圧への適性を有するものである。このＰ
ＴＣ素子は、皿洗い機、洗濯機や冷蔵庫等、例えば家電
製品におけるＡＣモータ用の自己リセット型のセンサと
して用いるのに特に有効である。さらに、バッテリ、ア
クチュエーター、ディスクドライブ、試験用機器や自動
車用アプリケーション等の低圧の装置において用いられ
るＰＴＣ組成物についても以下に記載した。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明にかかるＰＴＣ高分子組成
物は、有機高分子と、粒状の導電性充填材と、フィブリ
ル状繊維を含む不活性充填材と、任意で、難燃剤、安定
剤、酸化防止剤、オゾン分解防止剤、促進剤、色素、発
泡剤、架橋剤、カップリング剤、補助剤（co-agent）お
よび分散剤からなる群から選択される添加剤とを含む。
この新規なＰＴＣ高分子組成物を用いたＰＴＣ素子は、
高電圧の用途に特に限定されるわけではないが、本発明
のコンセプトを伝えるために、概ね高電圧に対応した実
施形態に基づいて説明する。高電圧適用性のある高分子
組成物たる基準としては、ｉ）ＰＴＣ効果が高いこと、
ｉｉ）２５℃における初期抵抗率が低いこと、およびｉ
ｉｉ）電気的安定性および熱安定性を維持しながら、１
１０ないし１３０ＶＡＣまたはそれ以上の電圧に耐える
特性を有することがあげられる。
物は、有機高分子と、粒状の導電性充填材と、フィブリ
ル状繊維を含む不活性充填材と、任意で、難燃剤、安定
剤、酸化防止剤、オゾン分解防止剤、促進剤、色素、発
泡剤、架橋剤、カップリング剤、補助剤（co-agent）お
よび分散剤からなる群から選択される添加剤とを含む。
この新規なＰＴＣ高分子組成物を用いたＰＴＣ素子は、
高電圧の用途に特に限定されるわけではないが、本発明
のコンセプトを伝えるために、概ね高電圧に対応した実
施形態に基づいて説明する。高電圧適用性のある高分子
組成物たる基準としては、ｉ）ＰＴＣ効果が高いこと、
ｉｉ）２５℃における初期抵抗率が低いこと、およびｉ
ｉｉ）電気的安定性および熱安定性を維持しながら、１
１０ないし１３０ＶＡＣまたはそれ以上の電圧に耐える
特性を有することがあげられる。
【００１４】本明細書中、「高いＰＴＣ効果」という用
語は、Ｔｓにおける組成物の抵抗率が、室温（説明を容
易にするために２５℃とする）における組成物の抵抗率
の少なくとも１０４ないし１０５倍であることを意味す
る。組成物が抵抗率の高い状態に転移（スイッチング）
する温度Ｔｓに関する要件は特に存在しない。つまり、
ＰＴＣ効果の度合の方がＴｓよりもより重要であること
が分かっている。
語は、Ｔｓにおける組成物の抵抗率が、室温（説明を容
易にするために２５℃とする）における組成物の抵抗率
の少なくとも１０４ないし１０５倍であることを意味す
る。組成物が抵抗率の高い状態に転移（スイッチング）
する温度Ｔｓに関する要件は特に存在しない。つまり、
ＰＴＣ効果の度合の方がＴｓよりもより重要であること
が分かっている。
【００１５】本明細書中、「低い初期抵抗率」という用
語は、以降より詳細に記載するように、２５℃における
組成物の初期の抵抗率が１００Ωｃｍ以下、好ましくは
１０Ωｃｍ以下、より好ましくは５Ωｃｍ以下、特に好
ましくは２Ωｃｍ以下であり、したがって、２５℃にお
いて低い抵抗、すなわち約５００ｍΩ以下、好ましくは
約５ｍΩないし５００ｍΩ、より好ましくは約７．５ｍ
Ωないし約約２００ｍΩ、一般には約１０ｍΩないし約
１００ｍΩの抵抗を有し且つ適宜な形状の設計および寸
法になるＰＴＣ素子が提供されることを意味する。
語は、以降より詳細に記載するように、２５℃における
組成物の初期の抵抗率が１００Ωｃｍ以下、好ましくは
１０Ωｃｍ以下、より好ましくは５Ωｃｍ以下、特に好
ましくは２Ωｃｍ以下であり、したがって、２５℃にお
いて低い抵抗、すなわち約５００ｍΩ以下、好ましくは
約５ｍΩないし５００ｍΩ、より好ましくは約７．５ｍ
Ωないし約約２００ｍΩ、一般には約１０ｍΩないし約
１００ｍΩの抵抗を有し且つ適宜な形状の設計および寸
法になるＰＴＣ素子が提供されることを意味する。
【００１６】本発明にかかる組成物の有機高分子成分
は、一般に、結晶質の有機高分子、非晶質の熱可塑性高
分子（例えばポリカーボネートやポリスチレン等）、エ
ラストマー（例えばポリブタジエンやエチレン−プロピ
レン−ジエン（ＥＰＤＭ）ポリマー等）、または上記の
うち少なくとも一つを含む混合物から選択される。適切
な結晶質の高分子は、特にポリエチレン等、一つまたは
それ以上のオレフィンのポリマーや、例えばエチレン−
アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重
合体またはエチレン−アクリル酸ビニル共重合体等の、
少なくとも一つのオレフィンとこのオレフィンと共重合
可能な少なくとも一つのモノマーとからなるコポリマー
や、例えばポリフッ化ビニリデンまたはエチレン−テト
ラフルオロエチレン等の溶融成形可能なフルオロポリマ
ーや、上記結晶質高分子のうち二つまたはそれ以上の混
合物等を含む。
は、一般に、結晶質の有機高分子、非晶質の熱可塑性高
分子（例えばポリカーボネートやポリスチレン等）、エ
ラストマー（例えばポリブタジエンやエチレン−プロピ
レン−ジエン（ＥＰＤＭ）ポリマー等）、または上記の
うち少なくとも一つを含む混合物から選択される。適切
な結晶質の高分子は、特にポリエチレン等、一つまたは
それ以上のオレフィンのポリマーや、例えばエチレン−
アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重
合体またはエチレン−アクリル酸ビニル共重合体等の、
少なくとも一つのオレフィンとこのオレフィンと共重合
可能な少なくとも一つのモノマーとからなるコポリマー
や、例えばポリフッ化ビニリデンまたはエチレン−テト
ラフルオロエチレン等の溶融成形可能なフルオロポリマ
ーや、上記結晶質高分子のうち二つまたはそれ以上の混
合物等を含む。
【００１７】本発明にかかる組成物の他の高分子成分
（例えばナイロン−１２またはナイロン−１１あるいは
その両方）は、本願と同時係属しており文献として本願
に援用する米国特許出願番号第０８／７２９，８２２号
及び第０９／０４６，８５３号にも開示されている。限
定を意図しない例として、好ましい有機高分子成分は、
高密度ポリエチレンや、例えばナイロン−１１、ナイロ
ン−１２等のナイロン、またはポリフッ化ビニル、ある
いはこれらの混合物またはコポリマー等を含む。ナイロ
ン−１１またはナイロン−１２あるいはその両方を基に
した導電性組成物は非常に高いスイッチング温度（Ｔｓ
が１２５℃より大、好ましくは１４０℃ないし２００
℃、一般に１５０℃ないし１９５℃）を有する。さら
に、このような組成物の多くは、１０４より大の高いＰ
ＴＣ効果と、２５℃において１００Ωｃｍ以下、特に１
０Ωｃｍ以下の低い初期抵抗率とを呈するので、したが
って、低い抵抗、すなわち約５００ｍΩ以下、好ましく
は約５ｍΩないし５００ｍΩ、より好ましくは約７．５
ｍΩないし約約２００ｍΩ、一般には約１０ｍΩないし
約１００ｍΩの抵抗を有し、適宜な形状の設計および寸
法になるＰＴＣ素子が提供される。
（例えばナイロン−１２またはナイロン−１１あるいは
その両方）は、本願と同時係属しており文献として本願
に援用する米国特許出願番号第０８／７２９，８２２号
及び第０９／０４６，８５３号にも開示されている。限
定を意図しない例として、好ましい有機高分子成分は、
高密度ポリエチレンや、例えばナイロン−１１、ナイロ
ン−１２等のナイロン、またはポリフッ化ビニル、ある
いはこれらの混合物またはコポリマー等を含む。ナイロ
ン−１１またはナイロン−１２あるいはその両方を基に
した導電性組成物は非常に高いスイッチング温度（Ｔｓ
が１２５℃より大、好ましくは１４０℃ないし２００
℃、一般に１５０℃ないし１９５℃）を有する。さら
に、このような組成物の多くは、１０４より大の高いＰ
ＴＣ効果と、２５℃において１００Ωｃｍ以下、特に１
０Ωｃｍ以下の低い初期抵抗率とを呈するので、したが
って、低い抵抗、すなわち約５００ｍΩ以下、好ましく
は約５ｍΩないし５００ｍΩ、より好ましくは約７．５
ｍΩないし約約２００ｍΩ、一般には約１０ｍΩないし
約１００ｍΩの抵抗を有し、適宜な形状の設計および寸
法になるＰＴＣ素子が提供される。
【００１８】導電性高分子組成物のスイッチング温度Ｔ
ｓが、一般に、高分子の母材の融点（Ｔｍ）よりも僅か
に低いことが知られている。高分子の熱膨張係数がＴｍ
付近において十分に高ければ、高いＰＴＣ効果が得られ
うる。また、高分子の結晶度が高ければ高いほど、抵抗
率の急激な上昇がおこる温度範囲が小さくなる。したが
って、結晶質の高分子の方が、抵抗率−温度の曲線にお
いて、より顕著な「直角の度合」すなわち電気的安定性
を呈する。
ｓが、一般に、高分子の母材の融点（Ｔｍ）よりも僅か
に低いことが知られている。高分子の熱膨張係数がＴｍ
付近において十分に高ければ、高いＰＴＣ効果が得られ
うる。また、高分子の結晶度が高ければ高いほど、抵抗
率の急激な上昇がおこる温度範囲が小さくなる。したが
って、結晶質の高分子の方が、抵抗率−温度の曲線にお
いて、より顕著な「直角の度合」すなわち電気的安定性
を呈する。
【００１９】本発明の導電性高分子組成物における好ま
しい結晶質高分子成分または半晶質高分子成分の結晶度
は、２０％ないし７０％、好ましくは２５％ないし６０
％である。高いＰＴＣ効果を有する組成物を得るため
に、高分子の融点（Ｔｍ）の温度が１００℃ないし２５
０℃、好ましくは１００℃ないし２００℃の範囲内にあ
るとともに、ＰＴＣ組成物が高い熱膨張係数値、すなわ
ち、ＴｍからＴｍマイナス１０℃までの範囲内における
温度にて４．０×１０−４ないし２．０×１０− ３ｃｍ
／ｃｍ℃の熱膨張係数を有することが好ましい。好まし
くは、高分子は、Ｔｍを少なくとも２０℃超え、好まし
くはＴｍを１２０℃超えないような加工温度において、
実質的に分解に耐性がある。
しい結晶質高分子成分または半晶質高分子成分の結晶度
は、２０％ないし７０％、好ましくは２５％ないし６０
％である。高いＰＴＣ効果を有する組成物を得るため
に、高分子の融点（Ｔｍ）の温度が１００℃ないし２５
０℃、好ましくは１００℃ないし２００℃の範囲内にあ
るとともに、ＰＴＣ組成物が高い熱膨張係数値、すなわ
ち、ＴｍからＴｍマイナス１０℃までの範囲内における
温度にて４．０×１０−４ないし２．０×１０− ３ｃｍ
／ｃｍ℃の熱膨張係数を有することが好ましい。好まし
くは、高分子は、Ｔｍを少なくとも２０℃超え、好まし
くはＴｍを１２０℃超えないような加工温度において、
実質的に分解に耐性がある。
【００２０】本発明の導電性高分子組成物の結晶質高分
子成分または半晶質高分子成分は、第一の高分子に加え
て、さらに、高分子成分の全量に対して約０．５ないし
５０．０％の第二の結晶質高分子成分または半晶質高分
子成分を含みうる。この第二の結晶質高分子成分または
半晶質高分子成分は、好ましくは、ポリオレフィンベー
ス、ポリエステルベースの熱可塑性エラストマー、また
はこれらの混合物またはコポリマーである。好ましく
は、第二の高分子は、その融点（Ｔｍ）が１００℃ない
し２５０℃、より好ましくは１００℃ないし２００℃の
温度範囲内にあり、その熱膨張係数値が高く、Ｔｍから
Ｔｍマイナス１０℃までの範囲内の温度において、２５
℃における熱膨張係数の少なくとも４倍大きい。
子成分または半晶質高分子成分は、第一の高分子に加え
て、さらに、高分子成分の全量に対して約０．５ないし
５０．０％の第二の結晶質高分子成分または半晶質高分
子成分を含みうる。この第二の結晶質高分子成分または
半晶質高分子成分は、好ましくは、ポリオレフィンベー
ス、ポリエステルベースの熱可塑性エラストマー、また
はこれらの混合物またはコポリマーである。好ましく
は、第二の高分子は、その融点（Ｔｍ）が１００℃ない
し２５０℃、より好ましくは１００℃ないし２００℃の
温度範囲内にあり、その熱膨張係数値が高く、Ｔｍから
Ｔｍマイナス１０℃までの範囲内の温度において、２５
℃における熱膨張係数の少なくとも４倍大きい。
【００２１】粒状の電気伝導性充填材は、カーボンブラ
ック、黒鉛、粒状の金属、またはこれらを組み合わせた
混合物を含みうる。粒状の金属としては、限定的ではな
いが、粒状のニッケル、薄片状の銀、または粒状タング
ステン、粒状モリブデン、粒状の金、粒状の白金、粒状
の鉄、粒状アルミニウム、粒状の銅、粒状タンタル、粒
状の亜鉛、粒状コバルト、粒状クロム、粒状の鉛、粒状
チタン、粒状の錫合金、またはこれらの混合物を含みう
る。このように、導電性高分子組成物に金属製充填材を
用いることは従来知られている。
ック、黒鉛、粒状の金属、またはこれらを組み合わせた
混合物を含みうる。粒状の金属としては、限定的ではな
いが、粒状のニッケル、薄片状の銀、または粒状タング
ステン、粒状モリブデン、粒状の金、粒状の白金、粒状
の鉄、粒状アルミニウム、粒状の銅、粒状タンタル、粒
状の亜鉛、粒状コバルト、粒状クロム、粒状の鉛、粒状
チタン、粒状の錫合金、またはこれらの混合物を含みう
る。このように、導電性高分子組成物に金属製充填材を
用いることは従来知られている。
【００２２】比較的低い抵抗率を有し、中程度または高
度に構造付けされたカーボンブラックを用いることが好
ましい。カーボンブラックの一例としては、ジョージア
州ノークロスのCabot Corporationから入手可能なSterl
ing N550、Vulcan XC-72およびBlack Pearl 700があ
る。例えばSterling SO N550のような適切なカーボンブ
ラックは、その粒径が約０．０５ないし０．０８ミクロ
ンであり、１１０ないし１３０ボルトにおけるその一般
的な構造が、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）の吸収量にし
て１０−５ｍ３／ｋｇである。粒状の導電性充填材は、
１５．０ｐｈｒないし１５０．０ｐｈｒの範囲、好まし
くは６０．０ｐｈｒないし１２０．０ｐｈｒの範囲内に
ある。
度に構造付けされたカーボンブラックを用いることが好
ましい。カーボンブラックの一例としては、ジョージア
州ノークロスのCabot Corporationから入手可能なSterl
ing N550、Vulcan XC-72およびBlack Pearl 700があ
る。例えばSterling SO N550のような適切なカーボンブ
ラックは、その粒径が約０．０５ないし０．０８ミクロ
ンであり、１１０ないし１３０ボルトにおけるその一般
的な構造が、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）の吸収量にし
て１０−５ｍ３／ｋｇである。粒状の導電性充填材は、
１５．０ｐｈｒないし１５０．０ｐｈｒの範囲、好まし
くは６０．０ｐｈｒないし１２０．０ｐｈｒの範囲内に
ある。
【００２３】不活性充填材成分は、限定を意図しない例
をあげると例えばポリプロピレン、ポリエーテルケト
ン、アクリル系合成樹脂、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリブチレンテレフタレート、綿またはセルロース
等を含む多種の材料から形成されるフィブリル状繊維を
含む。「フィブリル状繊維」とは、主となる繊維（main
fiber）から細かな小繊維またはフィブリル（fibril
s）（枝状部）が多数延出しているような繊維を意味す
る。商業的に入手可能な好ましいフィブリル状繊維とし
ては、DuPont社よりｎｏ．１Ｆ５４３の製品番号で販売
されているフィブリル状のケブラー（商標名）の繊維が
あげられる。
をあげると例えばポリプロピレン、ポリエーテルケト
ン、アクリル系合成樹脂、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリブチレンテレフタレート、綿またはセルロース
等を含む多種の材料から形成されるフィブリル状繊維を
含む。「フィブリル状繊維」とは、主となる繊維（main
fiber）から細かな小繊維またはフィブリル（fibril
s）（枝状部）が多数延出しているような繊維を意味す
る。商業的に入手可能な好ましいフィブリル状繊維とし
ては、DuPont社よりｎｏ．１Ｆ５４３の製品番号で販売
されているフィブリル状のケブラー（商標名）の繊維が
あげられる。
【００２４】他の不活性な繊維を上記フィブリル状繊維
と併せて用いてもよい。有用な繊維としては、限定を意
図しない例をあげるとすれば、繊維ガラスや例えばDuPo
nt社より入手可能なケブラー（商標名）等のポリアミド
系繊維を含む連続した繊維または細断された繊維があ
る。このような繊維を無作為に配向させてもよいが、異
方性の作用を改善するために、好ましくは特定方向に配
向する。使用される繊維は、フィブリル状繊維単独、あ
るいはフィブリル状繊維およびフィブリル状でない繊維
の混合物のいずれかであるが、その全量は、一般に約
０．２５ｐｈｒないし約５０．０ｐｈｒ、好ましくは約
０．５ｐｈｒないし約１０．０ｐｈｒである。ここで、
「ｐｈｒ」とは、有機高分子成分１００部（parts）に
対する部数を意味する。
と併せて用いてもよい。有用な繊維としては、限定を意
図しない例をあげるとすれば、繊維ガラスや例えばDuPo
nt社より入手可能なケブラー（商標名）等のポリアミド
系繊維を含む連続した繊維または細断された繊維があ
る。このような繊維を無作為に配向させてもよいが、異
方性の作用を改善するために、好ましくは特定方向に配
向する。使用される繊維は、フィブリル状繊維単独、あ
るいはフィブリル状繊維およびフィブリル状でない繊維
の混合物のいずれかであるが、その全量は、一般に約
０．２５ｐｈｒないし約５０．０ｐｈｒ、好ましくは約
０．５ｐｈｒないし約１０．０ｐｈｒである。ここで、
「ｐｈｒ」とは、有機高分子成分１００部（parts）に
対する部数を意味する。
【００２５】例えば、数あるもののうち、シリコン、ナ
イロン、ヒュームドシリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグ
ネシウム、水酸化アルミニウム、カオリン粘土、硫酸バ
リウム、滑石、細断ガラスまたは連続ガラス等の非晶質
高分子を含む付加的な不活性充填材を用いることができ
る。この不活性充填材成分は、約２．０ないし約５０．
０ｐｈｒ、好ましくは約４．０ないし約１２．０ｐｈｒ
の範囲とする。
イロン、ヒュームドシリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグ
ネシウム、水酸化アルミニウム、カオリン粘土、硫酸バ
リウム、滑石、細断ガラスまたは連続ガラス等の非晶質
高分子を含む付加的な不活性充填材を用いることができ
る。この不活性充填材成分は、約２．０ないし約５０．
０ｐｈｒ、好ましくは約４．０ないし約１２．０ｐｈｒ
の範囲とする。
【００２６】結晶質高分子成分または半晶質高分子成分
と、粒状の導電性充填材と、フィブリル状繊維を含む不
活性充填材とに加えて、本導電性高分子組成物は、電気
的安定性、機械的安定性および熱安定性を向上させるた
めに、添加剤を付加的に含んでもよい。電気的安定性お
よび機械的安定性を向上させるのに適切な無機添加剤と
しては、例えば酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化アル
ミニウムまたは酸化チタン等の金属酸化物や、例えば炭
酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化アルミニウム三
水和物または水酸化マグネシウム等の他の材料や、上記
のいずれかの混合物が含まれる。熱安定性を向上させる
ために、有機酸化防止剤を本組成物に付加的に添加して
もよい。多くの場合、これらは、フェノール系または芳
香族アミン系の熱安定剤であり、例えばＮ，Ｎ−（１，
６−ヘキサンジイル）ビス［３，５−ビス（１，１−ジ
メチルエチル）−４−ヒドロキシベンゼンプロパンアミ
ド］（ニューヨーク州ホーソンのCiba-Geigy Corp.より
入手可能なIrganox-1098）、Ｎ−ステアロイル−４−ア
ミノフェノール、Ｎ−ラウロイル−４−アミノフェノー
ルまたは重合化した１，２−ジヒドロ−２，２，４−ト
リメチルキノリン等や、これらの混合物があげられる。
本組成物における有機酸化防止剤の重量比（proportion
by weight）は、０．１ｐｈｒないし１５．０ｐｈｒ、
好ましくは０．５ないし７．５ｐｈｒの範囲内である。
本導電性高分子組成物は、他の不活性充填材、成核剤、
オゾン分解防止剤、難燃剤、安定剤、分散剤、架橋剤や
他の成分を含むことができる。
と、粒状の導電性充填材と、フィブリル状繊維を含む不
活性充填材とに加えて、本導電性高分子組成物は、電気
的安定性、機械的安定性および熱安定性を向上させるた
めに、添加剤を付加的に含んでもよい。電気的安定性お
よび機械的安定性を向上させるのに適切な無機添加剤と
しては、例えば酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化アル
ミニウムまたは酸化チタン等の金属酸化物や、例えば炭
酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化アルミニウム三
水和物または水酸化マグネシウム等の他の材料や、上記
のいずれかの混合物が含まれる。熱安定性を向上させる
ために、有機酸化防止剤を本組成物に付加的に添加して
もよい。多くの場合、これらは、フェノール系または芳
香族アミン系の熱安定剤であり、例えばＮ，Ｎ−（１，
６−ヘキサンジイル）ビス［３，５−ビス（１，１−ジ
メチルエチル）−４−ヒドロキシベンゼンプロパンアミ
ド］（ニューヨーク州ホーソンのCiba-Geigy Corp.より
入手可能なIrganox-1098）、Ｎ−ステアロイル−４−ア
ミノフェノール、Ｎ−ラウロイル−４−アミノフェノー
ルまたは重合化した１，２−ジヒドロ−２，２，４−ト
リメチルキノリン等や、これらの混合物があげられる。
本組成物における有機酸化防止剤の重量比（proportion
by weight）は、０．１ｐｈｒないし１５．０ｐｈｒ、
好ましくは０．５ないし７．５ｐｈｒの範囲内である。
本導電性高分子組成物は、他の不活性充填材、成核剤、
オゾン分解防止剤、難燃剤、安定剤、分散剤、架橋剤や
他の成分を含むことができる。
【００２７】電気的安定性を向上させるために、本導電
性高分子組成物は、例えば有機過酸化物等の薬品や、例
えば高エネルギー電子ビーム、紫外線照射またはガンマ
線照射等の照射によって架橋されてもよい。これらの手
法は従来知られたものである。架橋は高分子成分および
その適用によって左右されるが、通常の架橋の度合は、
１ないし１５０Ｍｒａｄ、好ましくは２．５ないし２０
Ｍｒａｄ、例えば１０．０Ｍｒａｄの照射線量により達
成されるものと同程度である。照射により架橋する場
合、組成物を、電極を取り付ける前に架橋してもいい
し、電極を取り付けた後に架橋してもよい。
性高分子組成物は、例えば有機過酸化物等の薬品や、例
えば高エネルギー電子ビーム、紫外線照射またはガンマ
線照射等の照射によって架橋されてもよい。これらの手
法は従来知られたものである。架橋は高分子成分および
その適用によって左右されるが、通常の架橋の度合は、
１ないし１５０Ｍｒａｄ、好ましくは２．５ないし２０
Ｍｒａｄ、例えば１０．０Ｍｒａｄの照射線量により達
成されるものと同程度である。照射により架橋する場
合、組成物を、電極を取り付ける前に架橋してもいい
し、電極を取り付けた後に架橋してもよい。
【００２８】本発明の一実施形態においては、本発明の
高温ＰＴＣ素子は、図１に示した「ＰＴＣチップ」１
と、図２に概略的に示し以下に説明する電気端子１２お
よび１４とを備える。図１に示すように、ＰＴＣチップ
１は、金属電極３に介装された本発明の導電性高分子組
成物２を備える。好ましくは、電極３およびＰＴＣ組成
物２は、電流がチップ１の面積Ｌ×ＷにわたってＰＴＣ
組成物を通って流れるように構成される。ここでチップ
１の厚みＴは、Ｗ／Ｔの値が少なくとも２、好ましくは
少なくとも５、特に好ましくは少なくとも１０となるよ
うな値である。チップ１またはＰＴＣ素子の電気抵抗
は、厚みＴと、寸法ＷおよびＬとに依存するものであ
り、以下に記載するように、好ましい抵抗を実現するた
めにＴを変えることができる。例えば、典型的なＰＴＣ
チップの厚みは、一般に、０．０５ないし５ｍｍ、好ま
しくは０．１ないし２．０ｍｍ、より好ましくは０．２
ないし１．０ｍｍである。チップまたは素子の一般的な
形状は、図示したような形態であってもいいし、好まし
い抵抗を実現するような寸法を有するものであればどの
ような形状であってもよい。
高温ＰＴＣ素子は、図１に示した「ＰＴＣチップ」１
と、図２に概略的に示し以下に説明する電気端子１２お
よび１４とを備える。図１に示すように、ＰＴＣチップ
１は、金属電極３に介装された本発明の導電性高分子組
成物２を備える。好ましくは、電極３およびＰＴＣ組成
物２は、電流がチップ１の面積Ｌ×ＷにわたってＰＴＣ
組成物を通って流れるように構成される。ここでチップ
１の厚みＴは、Ｗ／Ｔの値が少なくとも２、好ましくは
少なくとも５、特に好ましくは少なくとも１０となるよ
うな値である。チップ１またはＰＴＣ素子の電気抵抗
は、厚みＴと、寸法ＷおよびＬとに依存するものであ
り、以下に記載するように、好ましい抵抗を実現するた
めにＴを変えることができる。例えば、典型的なＰＴＣ
チップの厚みは、一般に、０．０５ないし５ｍｍ、好ま
しくは０．１ないし２．０ｍｍ、より好ましくは０．２
ないし１．０ｍｍである。チップまたは素子の一般的な
形状は、図示したような形態であってもいいし、好まし
い抵抗を実現するような寸法を有するものであればどの
ような形状であってもよい。
【００２９】一般に、同じ面積を有する二つの平面状の
電極を用い、このような電極を、一定した厚みを有する
平坦なＰＴＣ高分子組成物のいずれかの側に互いに相対
するように配置するのが好ましい。電極の材料は特に限
定されるものではないが、例えば、銀、銅、ニッケル、
アルミニウム、金等から選択することができる。電極の
材料は、例えば上記金属の組合せ、ニッケルメッキした
銅、錫メッキした銅等から選択することもできる。上記
電極は、シート形状にて用いるのが好ましい。このシー
トの厚みは、一般には１ｍｍ未満、好ましくは０．５ｍ
ｍ未満、より好ましくは０．１ｍｍ未満である。
電極を用い、このような電極を、一定した厚みを有する
平坦なＰＴＣ高分子組成物のいずれかの側に互いに相対
するように配置するのが好ましい。電極の材料は特に限
定されるものではないが、例えば、銀、銅、ニッケル、
アルミニウム、金等から選択することができる。電極の
材料は、例えば上記金属の組合せ、ニッケルメッキした
銅、錫メッキした銅等から選択することもできる。上記
電極は、シート形状にて用いるのが好ましい。このシー
トの厚みは、一般には１ｍｍ未満、好ましくは０．５ｍ
ｍ未満、より好ましくは０．１ｍｍ未満である。
【００３０】以下に説明するように、圧縮成形または押
出成形・成層（lamination）によって製造され、架橋さ
れた組成物を含む上記高温のＰＴＣ素子は電気的安定性
を呈する。本明細書中、「電気的安定性」を有する素子
は、２５℃における初期抵抗Ｒ０と、スイッチング温度
まで上昇した後に２５℃に戻るようなサイクルをＸ回繰
り返した後の２５℃における抵抗ＲＸとを有し、（ＲＸ
−Ｒ０）／Ｒ０の値は、温度サイクルをＸ回繰り返した
後における抵抗の、初期抵抗に対する増加と、初期抵抗
との比である。概して、この値が低ければ低いほど、組
成物は安定であるといえる。
出成形・成層（lamination）によって製造され、架橋さ
れた組成物を含む上記高温のＰＴＣ素子は電気的安定性
を呈する。本明細書中、「電気的安定性」を有する素子
は、２５℃における初期抵抗Ｒ０と、スイッチング温度
まで上昇した後に２５℃に戻るようなサイクルをＸ回繰
り返した後の２５℃における抵抗ＲＸとを有し、（ＲＸ
−Ｒ０）／Ｒ０の値は、温度サイクルをＸ回繰り返した
後における抵抗の、初期抵抗に対する増加と、初期抵抗
との比である。概して、この値が低ければ低いほど、組
成物は安定であるといえる。
【００３１】本発明の導電性高分子組成物は従来知られ
ている方法により調製される。一般に、高分子または高
分子混合物と、導電性充填材と、フィブリル状繊維を含
む不活性充填材と、（必要であれば）添加剤とは、高分
子または高分子混合物の融点よりも少なくとも２０℃高
いが、融点よりも１２０℃を超えない温度において混ぜ
合わされる。この混合時の温度は、各化合物の流動性に
よって決定される。一般に、充填材（例えばカーボンブ
ラック）の含有量が多ければ、混合する際の温度は高く
なる。混合後、均質となった組成物をどのような形状で
得てもよく、例えばペレットとして得てもよい。この組
成物は、その後、熱間圧縮されるか押出成形・成層の加
工がなされ、薄いＰＴＣシート状に変形される。
ている方法により調製される。一般に、高分子または高
分子混合物と、導電性充填材と、フィブリル状繊維を含
む不活性充填材と、（必要であれば）添加剤とは、高分
子または高分子混合物の融点よりも少なくとも２０℃高
いが、融点よりも１２０℃を超えない温度において混ぜ
合わされる。この混合時の温度は、各化合物の流動性に
よって決定される。一般に、充填材（例えばカーボンブ
ラック）の含有量が多ければ、混合する際の温度は高く
なる。混合後、均質となった組成物をどのような形状で
得てもよく、例えばペレットとして得てもよい。この組
成物は、その後、熱間圧縮されるか押出成形・成層の加
工がなされ、薄いＰＴＣシート状に変形される。
【００３２】圧縮成形にてＰＴＣシートを製造する場
合、均質化したＰＴＣ組成物のペレットは、成形機に入
れられ、その上面および下面が金属製のホイル（電極）
で覆われる。そしてこの組成物と金属製ホイルとになる
積層物は、圧力下で成層されてＰＴＣシートとなる。圧
縮成形加工時のパラメータは変更可能であり、ＰＴＣ組
成物によって異なる。例えば、充填材（例えばカーボン
ブラック）の含有量が多ければ、その分、加工温度を高
くしたり、または圧力を高くしたり、または加工時間を
長くしたり、あるいはこれら全てとする。温度、圧力お
よび時間のパラメータを調整することによって、種々の
厚みを有する様々なシート材料を得ることができる。
合、均質化したＰＴＣ組成物のペレットは、成形機に入
れられ、その上面および下面が金属製のホイル（電極）
で覆われる。そしてこの組成物と金属製ホイルとになる
積層物は、圧力下で成層されてＰＴＣシートとなる。圧
縮成形加工時のパラメータは変更可能であり、ＰＴＣ組
成物によって異なる。例えば、充填材（例えばカーボン
ブラック）の含有量が多ければ、その分、加工温度を高
くしたり、または圧力を高くしたり、または加工時間を
長くしたり、あるいはこれら全てとする。温度、圧力お
よび時間のパラメータを調整することによって、種々の
厚みを有する様々なシート材料を得ることができる。
【００３３】押出成形にてＰＴＣシートを製造する場
合、温度分布、ヘッド圧力、ＲＰＭおよび押出スクリュ
ーの設計等の加工に際してのパラメータは、得られるＰ
ＴＣシートのＰＴＣ特性を調整するのに重要となる。一
般に、充填材の含有量が高ければ、その分、ヘッド圧力
を維持するための加工温度は高くなる。ＰＴＣシートを
製造するにあたっては、直通型の設計のスクリューを用
いるのが好ましい。このような設計のスクリューによれ
ば、加工時の剪断力および機械的エネルギーが低いた
め、例えばカーボンブラックの凝集体が崩壊する可能性
が軽減され、低い抵抗率を有するＰＴＣシートが得られ
る結果となる。押出成形されたシートの厚みは、ダイの
間隙と、成層機のローラーの間の間隙とによって一般に
調整される。押出成形工程において、高分子化合物の層
の上面および下面の両方を覆うような金属製ホイルの形
状を有する金属電極が、本組成物に成層される。下記の
「実施例」において示すように、例えばナイロン−１２
（またはナイロン−１１）、カーボンブラック及び酸化
マグネシウム等を様々な割合で含む組成物等が押出成形
・成層によって加工させる。
合、温度分布、ヘッド圧力、ＲＰＭおよび押出スクリュ
ーの設計等の加工に際してのパラメータは、得られるＰ
ＴＣシートのＰＴＣ特性を調整するのに重要となる。一
般に、充填材の含有量が高ければ、その分、ヘッド圧力
を維持するための加工温度は高くなる。ＰＴＣシートを
製造するにあたっては、直通型の設計のスクリューを用
いるのが好ましい。このような設計のスクリューによれ
ば、加工時の剪断力および機械的エネルギーが低いた
め、例えばカーボンブラックの凝集体が崩壊する可能性
が軽減され、低い抵抗率を有するＰＴＣシートが得られ
る結果となる。押出成形されたシートの厚みは、ダイの
間隙と、成層機のローラーの間の間隙とによって一般に
調整される。押出成形工程において、高分子化合物の層
の上面および下面の両方を覆うような金属製ホイルの形
状を有する金属電極が、本組成物に成層される。下記の
「実施例」において示すように、例えばナイロン−１２
（またはナイロン−１１）、カーボンブラック及び酸化
マグネシウム等を様々な割合で含む組成物等が押出成形
・成層によって加工させる。
【００３４】例えば圧縮成形または押出成形によって得
られるＰＴＣシートは、その後切断されて、所定の寸法
を有し且つ金属電極間に介装された導電性高分子組成物
を備えたＰＴＣチップが得られる。シートを切断してＰ
ＴＣチップとする前に、この組成物を、必要に応じて、
例えば照射によって架橋してもよい。その後、個別のチ
ップそれぞれに電気端子をはんだ付けして、ＰＴＣ電気
素子を形成する。
られるＰＴＣシートは、その後切断されて、所定の寸法
を有し且つ金属電極間に介装された導電性高分子組成物
を備えたＰＴＣチップが得られる。シートを切断してＰ
ＴＣチップとする前に、この組成物を、必要に応じて、
例えば照射によって架橋してもよい。その後、個別のチ
ップそれぞれに電気端子をはんだ付けして、ＰＴＣ電気
素子を形成する。
【００３５】適切なはんだ付けによって、２５℃におい
て端子とチップとの間の良好な結合が得られるととも
に、ＰＴＣ素子のスイッチング温度においても良好な結
合が維持される。この結合は剪断強さによって特徴づけ
られる。２×１ｃｍ２のＰＴＣ素子についていえば、一
般に、２５℃において２５０ｋｇ以上の剪断強さであれ
ば許容可能である。このはんだは、ＰＴＣ素子の寸法の
面積を均質に覆うために、その融点において良好な流動
性を呈する必要がある。使用されるはんだの融点は、一
般に、ＰＴＣ素子のスイッチング温度よりも１０℃、好
ましくは２０℃高い。はんだの融点は、好ましくは約１
８０℃以上、より好ましくは約２２０℃以上である。本
発明の高温のＰＴＣ素子において用いるのに適したはん
だの例としては、ウィスコンシン州カダヒーのLucas-Mi
lhaupt, Inc.より入手可能な６３Ｓｎ／３７Ｐｂ（融
点：１８３℃）、９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇ（融点：２
２１℃）および９５Ｓｎ／５Ｓｂ（融点：２４０℃）
や、ロードアイランド州イーストプロビデンスのEFD, I
nc.より入手可能な９６Ｓｎ／４Ａｇ（融点：２３０
℃）および９５Ｓｎ／５Ａｇ（融点：２４５℃）等があ
げられる。
て端子とチップとの間の良好な結合が得られるととも
に、ＰＴＣ素子のスイッチング温度においても良好な結
合が維持される。この結合は剪断強さによって特徴づけ
られる。２×１ｃｍ２のＰＴＣ素子についていえば、一
般に、２５℃において２５０ｋｇ以上の剪断強さであれ
ば許容可能である。このはんだは、ＰＴＣ素子の寸法の
面積を均質に覆うために、その融点において良好な流動
性を呈する必要がある。使用されるはんだの融点は、一
般に、ＰＴＣ素子のスイッチング温度よりも１０℃、好
ましくは２０℃高い。はんだの融点は、好ましくは約１
８０℃以上、より好ましくは約２２０℃以上である。本
発明の高温のＰＴＣ素子において用いるのに適したはん
だの例としては、ウィスコンシン州カダヒーのLucas-Mi
lhaupt, Inc.より入手可能な６３Ｓｎ／３７Ｐｂ（融
点：１８３℃）、９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇ（融点：２
２１℃）および９５Ｓｎ／５Ｓｂ（融点：２４０℃）
や、ロードアイランド州イーストプロビデンスのEFD, I
nc.より入手可能な９６Ｓｎ／４Ａｇ（融点：２３０
℃）および９５Ｓｎ／５Ａｇ（融点：２４５℃）等があ
げられる。
【００３６】以下に示す実施例は、本発明にかかる高電
圧適性のある導電性ＰＴＣ高分子組成物およびＰＴＣ電
気素子の実施形態に関するものである。しかし、これら
実施形態は、何ら限定を意図するものではない。これ
は、所望の電気的特性および熱的特性を達成するため
に、当業者であれば、組成物および素子を調製するのに
例えば射出成形等の他の方法を用いてもよいからであ
る。本組成物、ＰＴＣチップおよびＰＴＣ素子につい
て、そのＰＴＣ特性をテストするために、以下に示すよ
うに、抵抗−温度（Ｒ−Ｔ）試験により直接的にテスト
するとともに、スイッチング試験、過電圧試験、サイク
ル試験および劣化（stall）試験により間接的にテスト
した。各ＰＴＣチップのバッチからテストに供されたサ
ンプル数と、テスト結果とを以下の表１に示した。ＰＴ
ＣチップおよびＰＴＣ素子の抵抗は、±０．０１ＭΩの
精度のマイクロオーム計（例えばオハイオ州クリーブラ
ンドのKeithley InstrumentsによるKeithley 580）を用
いた四線式の標準的な手法により測定した。
圧適性のある導電性ＰＴＣ高分子組成物およびＰＴＣ電
気素子の実施形態に関するものである。しかし、これら
実施形態は、何ら限定を意図するものではない。これ
は、所望の電気的特性および熱的特性を達成するため
に、当業者であれば、組成物および素子を調製するのに
例えば射出成形等の他の方法を用いてもよいからであ
る。本組成物、ＰＴＣチップおよびＰＴＣ素子につい
て、そのＰＴＣ特性をテストするために、以下に示すよ
うに、抵抗−温度（Ｒ−Ｔ）試験により直接的にテスト
するとともに、スイッチング試験、過電圧試験、サイク
ル試験および劣化（stall）試験により間接的にテスト
した。各ＰＴＣチップのバッチからテストに供されたサ
ンプル数と、テスト結果とを以下の表１に示した。ＰＴ
ＣチップおよびＰＴＣ素子の抵抗は、±０．０１ＭΩの
精度のマイクロオーム計（例えばオハイオ州クリーブラ
ンドのKeithley InstrumentsによるKeithley 580）を用
いた四線式の標準的な手法により測定した。
【００３７】サイクル試験は、スイッチング試験と似た
ような手法にておこなわれるが、−４０℃からＴｓまで
上昇し、再度−４０℃に戻るというスイッチングサイク
ル動作を特定回数おこなう間、スイッチングパラメータ
（電圧およびアンペア数）を一定に保つこととする。Ｐ
ＴＣ素子の抵抗は、このサイクルを特定回数おこなう前
後において、２５℃にて測定される。２５℃における初
期抵抗をＲ０として示し、上記サイクルをＸ回おこなっ
た後の抵抗をＲＸ、例えばＲ１００と示す。抵抗の増加
率は（ＲＸ−Ｒ０）／Ｒ０である。
ような手法にておこなわれるが、−４０℃からＴｓまで
上昇し、再度−４０℃に戻るというスイッチングサイク
ル動作を特定回数おこなう間、スイッチングパラメータ
（電圧およびアンペア数）を一定に保つこととする。Ｐ
ＴＣ素子の抵抗は、このサイクルを特定回数おこなう前
後において、２５℃にて測定される。２５℃における初
期抵抗をＲ０として示し、上記サイクルをＸ回おこなっ
た後の抵抗をＲＸ、例えばＲ１００と示す。抵抗の増加
率は（ＲＸ−Ｒ０）／Ｒ０である。
【００３８】サイクル試験は、ＰＴＣ高分子素子の電気
的安定性を評価するための方法である。この試験は−４
０℃において１０００サイクルおこなわれる。ＰＴＣ素
子は、３０ボルトおよび６．２アンペアにおいてスイッ
チングすることとする。一サイクルは、２分間「スイッ
チ」した状態にあり（consistし、）各サイクルの間に
は一分の間隔がおかれる。ＰＴＣ素子の抵抗はサイクル
工程の前後において測定する。
的安定性を評価するための方法である。この試験は−４
０℃において１０００サイクルおこなわれる。ＰＴＣ素
子は、３０ボルトおよび６．２アンペアにおいてスイッ
チングすることとする。一サイクルは、２分間「スイッ
チ」した状態にあり（consistし、）各サイクルの間に
は一分の間隔がおかれる。ＰＴＣ素子の抵抗はサイクル
工程の前後において測定する。
【００３９】以下に表すように、過電圧試験は、５ボル
トを開始点とし、電圧が段階的に増加するようにおこな
われる。以下で用いた「ニー電圧（knee voltage）」と
いう用語は、ＰＴＣ素子の電圧適性を示すよく知られた
尺度である。
トを開始点とし、電圧が段階的に増加するようにおこな
われる。以下で用いた「ニー電圧（knee voltage）」と
いう用語は、ＰＴＣ素子の電圧適性を示すよく知られた
尺度である。
【００４０】
【実施例】表１に示した配合を用いて、化合物を、Brab
ender社のミリリットル密閉式混合機（ml brabender in
ternal mixer）において１８０℃にて１５分間混合し
た。混合後のこれら化合物をニッケルメッキした銅製の
ホイルの間に置き、１９０℃にて１５分間、１０トンで
圧縮成形した。この後、ＰＴＣ材料のシートを１１×２
０ｍｍのチップに切断し、導線を取り付けるために浸漬
はんだ付けした。
ender社のミリリットル密閉式混合機（ml brabender in
ternal mixer）において１８０℃にて１５分間混合し
た。混合後のこれら化合物をニッケルメッキした銅製の
ホイルの間に置き、１９０℃にて１５分間、１０トンで
圧縮成形した。この後、ＰＴＣ材料のシートを１１×２
０ｍｍのチップに切断し、導線を取り付けるために浸漬
はんだ付けした。
【００４１】
【表１】
【００４２】表１から分かるように、フィブリル状繊維
を用いることにより、ＰＴＣ素子の抵抗を著しく増大さ
せることなく、サンプルのＰＴＣ素子の電圧適性を顕著
に向上させることができる。通常の場合、電圧適性を向
上させるためには、ＰＴＣ素子の厚みを増加させるか、
カーボンブラックの含有量を減らすかして、ＰＴＣ素子
の抵抗を増大させることが更に関係してくる。
を用いることにより、ＰＴＣ素子の抵抗を著しく増大さ
せることなく、サンプルのＰＴＣ素子の電圧適性を顕著
に向上させることができる。通常の場合、電圧適性を向
上させるためには、ＰＴＣ素子の厚みを増加させるか、
カーボンブラックの含有量を減らすかして、ＰＴＣ素子
の抵抗を増大させることが更に関係してくる。
【００４３】フィブリル状繊維を用いることにより、Ｐ
ＴＣ素子の抵抗と電圧適性との間のトレードオフが改善
される。表中の「実施例」のように、フィブリル状繊維
を用いた本実施例のＰＴＣ素子は、繊維を全く含まない
コントロールＡのＰＴＣ素子に比して、素子の初期抵抗
を維持しつつも、２２．２％のニー電圧の向上を呈し
た。フィブリル状繊維を用いることは、無作為に配向し
た通常の繊維を用いたコントロールＢの素子に比しても
有利であり、ニー電圧が１４％向上した。
ＴＣ素子の抵抗と電圧適性との間のトレードオフが改善
される。表中の「実施例」のように、フィブリル状繊維
を用いた本実施例のＰＴＣ素子は、繊維を全く含まない
コントロールＡのＰＴＣ素子に比して、素子の初期抵抗
を維持しつつも、２２．２％のニー電圧の向上を呈し
た。フィブリル状繊維を用いることは、無作為に配向し
た通常の繊維を用いたコントロールＢの素子に比しても
有利であり、ニー電圧が１４％向上した。
【００４４】フィブリル状繊維を用いることの更なる明
らかな利点は、高分子ＰＴＣ素子の電圧安定性を改善す
る性質である。低温サイクル試験の後、フィブリル状繊
維を含むＰＴＣ素子は、コントロールＡの化合物に比し
て、抵抗の増加がかなり低かった。
らかな利点は、高分子ＰＴＣ素子の電圧安定性を改善す
る性質である。低温サイクル試験の後、フィブリル状繊
維を含むＰＴＣ素子は、コントロールＡの化合物に比し
て、抵抗の増加がかなり低かった。
【００４５】
【発明の効果】ＰＴＣ高分子組成物を、高分子成分と、
導電性充填材と、フィブリル状繊維を含む不活性充填材
と、（必要であれば）添加剤とを含んで構成することに
より、ＰＴＣ高分子組成物およびこれを用いたＰＴＣ電
気素子の初期抵抗を低く抑えつつ、その高電圧適性、Ｐ
ＴＣ効果および電気的安定性を向上させることができ
る。
導電性充填材と、フィブリル状繊維を含む不活性充填材
と、（必要であれば）添加剤とを含んで構成することに
より、ＰＴＣ高分子組成物およびこれを用いたＰＴＣ電
気素子の初期抵抗を低く抑えつつ、その高電圧適性、Ｐ
ＴＣ効果および電気的安定性を向上させることができ
る。
【００４６】明細書中、本発明について、その好適な実
施形態を参照して説明したが、ここで開示した特定の形
態に本発明を限定する意図はないことを理解されたい。
反面、本発明の精神および範囲に入る変更例や代替の形
態の全てが包含されることを理解されたい。
施形態を参照して説明したが、ここで開示した特定の形
態に本発明を限定する意図はないことを理解されたい。
反面、本発明の精神および範囲に入る変更例や代替の形
態の全てが包含されることを理解されたい。
【図１】二つの金属製電極の間に介装された本発明のＰ
ＴＣ高分子組成物を含むＰＴＣチップの一実施形態を示
した概略図である。
ＴＣ高分子組成物を含むＰＴＣチップの一実施形態を示
した概略図である。
【図２】二つの端子が取り付けられた図１のＰＴＣチッ
プを含む本発明にかかるＰＴＣ素子の一実施形態を示し
た概略図である。
プを含む本発明にかかるＰＴＣ素子の一実施形態を示し
た概略図である。
１ ＰＴＣチップ ２ ＰＴＣ組成物 ３ 電極 １２、１４ 電気端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｋ 3/08 Ｃ０８Ｋ 3/08 3/22 3/22 3/26 3/26 5/18 5/18 5/20 5/20 7/00 7/00 7/02 7/02 Ｃ０８Ｌ 23/02 Ｃ０８Ｌ 23/02 23/06 23/06 27/16 27/16 67/00 67/00 77/02 77/02 79/04 79/04 Ｚ Ｈ０１Ｃ 7/02 Ｈ０１Ｃ 7/02 (72)発明者 プラサッド エス．カドキカー アメリカ合衆国・オハイオ州 44273・セ ヴィル・ブルー スプルース コート 200 (72)発明者 ジェフリー エー．ウェスト アメリカ合衆国・オハイオ州 44813・ベ ルヴィル・ベル ストリート 190 (72)発明者 マーク アール．スカウラー アメリカ合衆国・オハイオ州 44256・メ ディナ・ブランデーワイン ドライブ 1088 (72)発明者 ジョセフ ブイ．ラムラー アメリカ合衆国・オハイオ州 44136・ス トロングスヴィル・ラビット ラン ドラ イブ 17118 Ｆターム(参考） 4F070 AA12 AA13 AA23 AA47 AA54 AA71 AB09 AB11 AC01 AC06 AC13 AC14 AC15 AC16 AC46 AC47 AD01 AD02 AE01 AE03 AE04 AE06 AE07 AE08 AE12 AE14 GA04 GA05 HA02 HA04 HB01 4F072 AA02 AA05 AA08 AA09 AD04 AD07 AD37 AD44 AD55 AE01 AE07 AE08 AE09 AE10 AE14 AE24 AF01 AF02 AF03 AF04 AF28 AF29 AL11 4J002 AC031 BB012 BB031 BB071 BB081 BB101 BB114 BB151 BC021 BD141 CF002 CG001 CH094 CL011 CL064 CM023 CP034 DA016 DA026 DA076 DA086 DA096 DA106 DA116 DE078 DE108 DE138 DE147 DE148 DE237 DE238 DG047 DJ017 DJ037 DJ047 DL007 EK008 EN108 EP028 FA016 FA044 FA047 FD014 FD017 FD038 FD073 FD078 FD098 FD116 FD138 FD148 FD208 FD318 FD328 GQ00 5E034 AC10 AC11 DA02 DB16
Claims (38)
- 【請求項１】 有機高分子と、粒状の導電性充填材と、
フィブリル状繊維を含む不活性充填材と、任意で、難燃
剤、安定剤、酸化防止剤、オゾン分解防止剤、促進剤、
色素、発泡剤、架橋剤、カップリング剤、補助剤および
分散剤からなる群より選択される一つまたはそれ以上の
添加剤とを含むＰＴＣ高分子組成物。 - 【請求項２】 請求項１に記載の組成物であって、前記
高分子は結晶質高分子または半晶質高分子を含むことを
特徴とする組成物。 - 【請求項３】 請求項１に記載の組成物であって、前記
有機高分子は、高密度ポリエチレン、ナイロン−１１、
ナイロン−１２、ポリフッ化ビニリデンおよびこれらの
混合物またはこれらのコポリマーからなる群から選択さ
れる少なくとも一つの高分子であることを特徴とする組
成物。 - 【請求項４】 請求項１に記載の組成物であって、前記
高分子は、融点Ｔｍが１００℃ないし２５０℃であるこ
とを特徴とする組成物。 - 【請求項５】 請求項４に記載の組成物であって、前記
組成物は、前記融点ＴｍからＴｍマイナス１０℃までの
範囲内の温度において、熱膨張係数が４．０×１０−４
ないし２．０×１０−３ｃｍ／ｃｍ℃であることを特徴
とする組成物。 - 【請求項６】 請求項１に記載の組成物であって、２５
℃における抵抗率が１００Ωｃｍ以下であることを特徴
とする組成物。 - 【請求項７】 請求項１に記載の組成物であって、前記
不活性充填材は約０．２５ｐｈｒないし約５０．０ｐｈ
ｒの量で存在することを特徴とする組成物。 - 【請求項８】 請求項１に記載の組成物であって、前記
不活性充填材は約０．５ｐｈｒないし約１０．０ｐｈｒ
の量で存在することを特徴とする組成物。 - 【請求項９】 請求項１に記載の組成物であって、前記
粒状の導電性充填材は、カーボンブラック、黒鉛、粒状
の金属およびこれらの混合物からなる群より選択される
ことを特徴とする組成物。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の組成物であって、前
記粒状の金属は、粒状ニッケル、薄片状の銀、またはタ
ングステンの粒子、モリブデンの粒子、金の粒子、白金
の粒子、鉄の粒子、アルミニウムの粒子、銅の粒子、タ
ンタルの粒子、亜鉛の粒子、コバルトの粒子、クロムの
粒子、鉛の粒子、チタンの粒子、錫合金の粒子、および
これらの混合物からなる群から選択されることを特徴と
する組成物。 - 【請求項１１】 請求項１に記載の組成物であって、無
機系の前記安定剤は、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸
化アルミニウム、酸化チタン、炭酸カルシウム、炭酸マ
グネシウム、酸化アルミニウム三水和物、水酸化マグネ
シウム、およびこれらの混合物からなる群から選択され
ることを特徴とする組成物。 - 【請求項１２】 請求項１に記載の組成物であって、前
記酸化防止剤は、フェノールまたは芳香族アミンを含む
ことを特徴とする組成物。 - 【請求項１３】 請求項１２に記載の組成物であって、
前記酸化防止剤は、Ｎ，Ｎ−（１，６−ヘキサンジイ
ル）ビス［３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル）−
４−ヒドロキシベンゼンプロパンアミド］、Ｎ−ステア
ロイル−４−アミノフェノール、Ｎ−ラウロイル−４−
アミノフェノール、重合化した１，２−ジヒドロ−２，
２，４−トリメチルキノリン、およびこれらの混合物か
らなる群より選択されることを特徴とする組成物。 - 【請求項１４】 請求項１に記載の組成物であって、前
記粒状の導電性充填材は、約１５．０ｐｈｒないし約１
５０．０ｐｈｒの量で存在することを特徴とする組成
物。 - 【請求項１５】 請求項１に記載の組成物であって、前
記粒状の導電性充填材は、約６０．０ｐｈｒないし約１
２０．０ｐｈｒの量で存在することを特徴とする組成
物。 - 【請求項１６】 請求項１に記載の組成物であって、前
記高分子組成物は化学薬品または照射の助けによって架
橋されることを特徴とする組成物。 - 【請求項１７】 請求項１に記載の組成物であって、高
分子成分の全量に対して、約０．５％ないし約５０．０
％の量を占める第二の結晶質高分子または半晶質高分子
が含まれることを特徴とする組成物。 - 【請求項１８】 請求項１７に記載の組成物であって、
前記第二の高分子は、融点Ｔｍが約１００℃ないし約２
５０℃であることを特徴とする組成物。 - 【請求項１９】 請求項１７に記載の組成物であって、
前記第二の高分子は、その融点ＴｍからＴｍマイナス１
０℃までの範囲内の温度における熱膨張係数値が、２５
℃におけるその熱膨張係数値の少なくとも４倍以上であ
ることを特徴とする組成物。 - 【請求項２０】 請求項１７に記載の組成物であって、
前記第二の高分子は、ポリオレフィンベースの熱可塑性
エラストマー、ポリエステルベースの熱可塑性エラスト
マー、これらの混合物、およびこれらのコポリマーから
なる群から選択されることを特徴とする組成物。 - 【請求項２１】 請求項１に記載の組成物であって、前
記ＰＴＣ高分子組成物の抵抗率は、そのスイッチング温
度において、２５℃におけるその抵抗率に対して少なく
とも１０４ないし１０５倍であり、この組成物は、電気
的安定性および熱安定性を保ちながら、１１０ないし１
３０ＶＡＣまたはそれ以上の電圧に耐えることができる
ことを特徴とする組成物。 - 【請求項２２】 ＰＴＣ特性を呈する電気素子であっ
て、 （ａ）結晶質高分子または半晶質高分子と、粒状の導電
性充填材と、フィブリル状繊維を含む不活性充填材と、
任意で、難燃剤、安定剤、酸化防止剤、オゾン分解防止
剤、促進剤、色素、発泡剤、架橋剤、カップリング剤、
補助剤および分散剤からなる群より選択される一つまた
はそれ以上の添加剤とを含む導電性高分子組成物であっ
て、２５℃における抵抗率が１００Ωｃｍ以下であり、
そのスイッチング温度における抵抗率が、２５℃におけ
る抵抗率の少なくとも１０４ないし１０５倍である導電
性高分子組成物と、 （ｂ）加電圧下において、前記導電性高分子組成物にＤ
Ｃ電流またはＡＣ電流を通じることができるように、前
記導電性高分子組成物と電気的に接触している少なくと
も二つの電極とを備え、前記素子は、２５℃における抵
抗が５００ｍΩ以下であり、且つ設計上望ましい形状寸
法を有することを特徴とする素子。 - 【請求項２３】 請求項２２に記載の素子であって、前
記素子は、そのスイッチング温度に達した後に、少なく
とも４時間の間、何の問題もなく１１０ないし１３０Ｖ
ＡＣまたはそれ以上の電圧に耐えることができることを
特徴とする素子。 - 【請求項２４】 請求項２２に記載の素子であって、前
記素子は、２５℃における抵抗が約５．０ｍΩないし約
４００ｍΩであることを特徴とする素子。 - 【請求項２５】 請求項２２に記載の素子であって、前
記素子は、２５℃における抵抗が約１０ｍΩないし約１
００ｍΩであることを特徴とする素子。 - 【請求項２６】 請求項２２に記載の素子であって、有
機系の前記高分子は、高密度ポリエチレン、ナイロン−
１１、ナイロン−１２、ポリフッ化ビニリデン、および
これらの混合物またはこれらのコポリマーからなる群か
ら選択されることを特徴とする素子。 - 【請求項２７】 請求項２２に記載の素子であって、一
つの電極にはんだ付けされた電気端子を備え、このはん
だの融点は、前記組成物のスイッチング温度より少なく
とも１０℃高いことを特徴とする素子。 - 【請求項２８】 請求項２７に記載の素子であって、前
記はんだの融点は、約１８０℃以上であることを特徴と
する素子。 - 【請求項２９】 請求項２７に記載の素子であって、前
記はんだの融点は、約２２０℃以上であることを特徴と
する素子。 - 【請求項３０】 請求項２２に記載の素子であって、前
記不活性充填材は、約０．２５ｐｈｒないし約５０．０
ｐｈｒの量で存在することを特徴とする素子。 - 【請求項３１】 請求項２２に記載の素子であって、前
記不活性充填材は、約０．５ｐｈｒないし約１０．０ｐ
ｈｒの量で存在することを特徴とする素子。 - 【請求項３２】 請求項２２に記載の素子であって、高
分子成分の全量に対して、約０．５％ないし約５０％の
量を占める第二の結晶質高分子または半晶質高分子が含
まれることを特徴とする素子。 - 【請求項３３】 請求項３２に記載の素子であって、前
記第二の高分子は、ポリオレフィンベースの熱可塑性エ
ラストマーまたはポリエステルベースの熱可塑性エラス
トマーから選択されることを特徴とする素子。 - 【請求項３４】 請求項２２に記載の素子であって、圧
縮成形により作成される素子。 - 【請求項３５】 請求項２２に記載の素子であって、押
出成形・成層により作成される素子。 - 【請求項３６】 請求項２２に記載の素子であって、射
出成形により作成される素子。 - 【請求項３７】 請求項２２に記載の素子であって、２
５℃において初期抵抗Ｒ０を有し、１１０ないし１３０
ＶＡＣにおいてＹ分間劣化（stall）させた後の２５℃
における抵抗Ｒｙを有し、（Ｒｙ−Ｒ０）／Ｒ０の値が
初期抵抗Ｒ０に対して１．５倍以下であることを特徴と
する素子。 - 【請求項３８】 請求項２２に記載の素子であって、２
５℃において初期抵抗Ｒ０を有し、スイッチング温度ま
で昇温した後に２５℃に戻るというサイクルをＸ回経た
後の２５℃における抵抗Ｒｘを有し、（Ｒｘ−Ｒ０）／
Ｒ０の値が初期抵抗Ｒ０に対して３倍以下であることを
特徴とする素子。
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