JP2003506862A - 導電性ポリマー組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも５００００の重量平均分子量を有する第１結晶性ポリマーおよび多くとも１００００の重量平均分子量を有する第２結晶性ポリマー、ならびに粒状導電性フィラーを含むポリマー混合物を含む導電性ポリマー組成物は、良好な加工性を有し、２０℃での低い抵抗率および良好な正の温度係数（ＰＴＣ）挙動を示す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 発明の背景 （発明の分野） 本発明は、電気抵抗挙動について正の温度係数（ＰＴＣ）を示す導電性ポリマ
ー組成物に関する。前記組成物はＰＴＣデバイス（またはＰＴＣ素子）に用いる
ことができる。

【０００２】 （発明のイントロダクション） ＰＴＣ（抵抗について正の温度係数）挙動（またはＰＴＣ特性）を呈する伝導
性ポリマー（または導電性）組成物は、回路保護デバイス（または回路保護素子
もしくは回路保護）等の電気デバイス（または電気素子もしくは電気装置）に使
用するものとしてよく知られている。かかる組成物は、ポリマー成分およびその
中に分散したカーボン・ブラックまたは金属等の粒状伝導性（または導電性）フ
ィラーを含んで成る。組成物中のフィラーの量およびタイプ（または種類）は、
ポリマー成分の性質並びに各用途が必要とする抵抗率（または抵抗値）によって
決定される。回路保護デバイスに使用する適当な組成物は、室温での低い抵抗率
（例えば、１００オーム−ｃｍより低い抵抗率）を有しており、一般的に比較的
多量の伝導性フィラーを有して成る。

【０００３】 低い抵抗率を有する組成物を、周囲の温度および／または電流条件の変化に応
答する回路保護デバイスに使用するのが望ましい。通常の条件下、低温では回路
保護デバイスは、電気回路で負荷と直列で低い抵抗状態のままである。しかしな
がら、過電流または過温度（または過熱）条件に暴露されると、デバイスは抵抗
が増加し、回路の負荷への電流を有効に遮断する。多くの用途では、通常の作動
（または運転）中で電気回路の抵抗への影響を最小にするために、デバイスがで
きる限り低い抵抗を有していることが望ましい。例えば電極間の距離を極めて狭
くすること、またはデバイス面積を極めて大きくすること等、ディメンジョン（
または寸法）を変えることにより、低い抵抗のデバイスを作ることができるが、
回路基板上でより小さいスペース（または空間）を占め、一般的に望ましい熱特
性を有するという理由から小さいデバイスが好ましい。小さいデバイスを達成す
る最も一般的な技術は、低い抵抗率を有する組成物を用いることである。

【０００４】 より多くの伝導性（または導電性）フィラーを加えることにより、伝導性ポリ
マー組成物の抵抗率を下げることができるが、この方法は、例えば粘度が増加す
ることにより、組成物の加工性に影響し得る。更に、伝導性フィラーを加えるこ
とは、一般的にＰＴＣ変態（または大きい抵抗変化、ＰＴＣ ａｎｏｍａｌｙ）
の度合い（即ち、一般的に比較的小さい温度範囲において、温度の増加に応じた
組成物の抵抗率の増加度合い）を減少させる。必要とされるＰＴＣ変態は、加え
られる電圧および用途によって決定される。

【０００５】 日本国特許公開公報１７２００１／１９９６（特開平０８−１７２００１号公
報）においては、カーボン・ブラックを導電性粒子として用いた場合、１オーム
−ｃｍ以下の体積抵抗率および良好なＰＴＣ変態を有する導電性材料を達成する
ことが困難であるので、金属粒子および金属被覆粒子を導電性粒子として用いる
ことが開示されている。

【０００６】 日本国特許公開公報６３０９／１９８１（特開昭５６−６３０９号公報）にお
いては、絶縁性のマトリックス中に分散した導電性粒子を含んで成る温度センサ
ーが開示されている。絶縁性のマトリックスは、炭化水素ワックスに添加された
アルミニウム石けんを含んで成る。しかしながら、この温度センサーは十分なＰ
ＴＣ挙動を示さない。

【０００７】 日本国特許公開公報１６８００５／１９９９（特開平１１−１６８００５号公
報）においては、熱可塑性ポリマーのマトリックス、低分子量の有機化合物、お
よび導電性粒子を含んで成る導電性組成物を有する有機質系のＰＴＣサーミスタ
が開示されている。この公報では、炭化水素、脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪酸
アミド、脂肪族アミンおよび高級アルコールを低分子量有機化合物として用いる
ことが開示されているが、ポリマーを低分子量有機化合物として用いることが開
示されていない。導電性組成物は、不十分な加工性を有しており、良好なＰＴＣ
変態を有していない。

【０００８】 従来、カーボン・ブラックおよび金属粉末等の多量の導電性粒子をポリマー等
のマトリックスに加えることにより、低い体積抵抗率を有する導電性組成物を得
ていた。しかしながら、十分なＰＴＣ変態を有する導電性組成物は得られていな
い。

【０００９】 （発明の概要） 本発明の課題は、高温で良好な流動性および２０℃で低い抵抗率を有し、良好
なＰＴＣ変態を呈する導電性組成物を提供することである。

【００１０】 第１の要旨において、本発明は、電気抵抗挙動について正の温度係数（ＰＴＣ
）を呈し、 （１）（ｉ）少なくとも５００００の重量平均分子量を有する少なくとも５０体
積％の第１結晶性ポリマー、および （ｉｉ）１００００以下の重量平均分子量を有する５０体積％以下の第２
結晶性ポリマー を含んで成るポリマー混合物、および （２）ポリマー混合物中に分散した粒状導電性フィラー を含んで成る、導電性ポリマー組成物を提供する。

【００１１】 第２の要旨において、本発明は、 （Ａ）本発明の第１の要旨の組成物を有して成るＰＴＣ素子（例えば、層状（ま
たは平らな）ＰＴＣ素子）、および （Ｂ）ＰＴＣ素子に電流を流す、電源に接続できる２つの電極 を有して成る、ＰＴＣデバイスを提供する。

【００１２】 第３の要旨において、本発明は、 （Ｉ）本発明の第２の要旨のＰＴＣデバイス、 （ＩＩ）電源、および （ＩＩＩ）デバイスおよび電源と直列に接続される負荷 を有して成る、電気回路を提供する。

【００１３】 （発明の詳細な説明） 本発明の導電性ポリマー組成物は、第１結晶性ポリマーおよび第２結晶性ポリ
マー、ならびに粒状導電性フィラーを含んで成るポリマー混合物を含んで成り、
電気抵抗挙動について正の温度係数（ＰＴＣ）を呈する。

【００１４】 ポリマー混合物は、第１結晶性ポリマーおよび第２結晶性ポリマーを含んで成
る。好ましくは、ポリマー混合物の量は、導電性ポリマー組成物の全体積基準で
２０〜９０体積％であり、より好ましくは２０〜７０体積％、特に３０〜７０体
積％である。

【００１５】 第１結晶性ポリマーは、少なくとも５００００の重量平均分子量を有する。第
１結晶性ポリマーの重量平均分子量の下限は５００００、好ましくは１００００
０である。第１結晶性ポリマーの重量平均分子量の上限は、一般的に１００００
０００、例えば３００００００、好ましくは１００００００、より好ましくは６
０００００である。

【００１６】 第１結晶性ポリマーの結晶度（または結晶化度）は、少なくとも１０％であっ
てよく、好ましくは少なくとも２０％であってよく、より好ましくは少なくとも
３０％であってよく、特に少なくとも４０％であってよく、例えば５０〜９８％
であってよい。

【００１７】 一般的に、第１結晶性ポリマーは熱可塑性樹脂である。好ましくは、第１結晶
性ポリマーは、例えばエチレンのホモポリマーまたはコポリマー等の、オレフィ
ンまたはオレフィン誘導体から選択される少なくとも１つのモノマーを有して成
る（または原料とする）ポリマーである。第１結晶性ポリマーの適当な例には、
高密度のポリエチレン等の１種またはそれ以上のオレフィンのポリマー；エチレ
ン／アクリル酸、エチレン／エチルアクリレート、エチレン／ビニルアセテート
、およびエチレン／ブチルアクリレートコポリマー等の、少なくとも１種のオレ
フィンとそれと共重合できる少なくとも１種のモノマーとのコポリマー；ポリ弗
化ビニリデンおよびエチレン／テトラフルオロエチレンコポリマー等の溶融成形
可能フルオロポリマー；そのようなポリマーの２種またはそれ以上のブレンドが
含まれる。

【００１８】 第１結晶性ポリマー量は、ポリマー混合物基準で少なくとも５０体積％、例え
ば少なくとも６０体積％、特に少なくとも７０体積％、より特に少なくとも８０
体積％である。

【００１９】 第２結晶性ポリマーは、１００００以下の重量平均分子量を有する。好ましく
は、第２結晶性ポリマーの重量平均分子量の下限は５００であり、好ましくは８
００、より好ましくは１０００、特に２０００である。第２結晶性ポリマーの重
量平均分子量の上限は１００００であり、好ましくは９０００、より好ましくは
８０００である。

【００２０】 好ましくは、第２結晶性ポリマーの融点（Ｔ_ｍ２）の下限は６０℃であり、よ
り好ましくは９０℃、最も好ましくは１００℃、例えば１０５℃、特に１１０℃
、より特に１１５℃、一層特に１２０℃、最も特に１２５℃である。好ましくは
、第２結晶性ポリマーの融点（Ｔ_ｍ２）の上限は２００℃であり、より好ましく
は１８０℃、特に１４０℃である。

【００２１】 第２結晶性ポリマーの結晶度は、少なくとも２０％であってよく、好ましくは
少なくとも５０％であってよい。第２結晶性ポリマーの結晶度の下限は６０％で
あってよく、特に７０％であってよく、より特に８０％であってよい。その上限
には制限がないが、９８％であってよく、特に９５％であってよく、より特に９
２％であってよい。

【００２２】 第２結晶性ポリマーは、炭素−炭素二重結合を有するモノマーから誘導される
少なくとも１つの反復単位を有する。第２結晶性ポリマーは、オレフィンまたは
オレフィン誘導体から選択される少なくとも１種のモノマーを重合することによ
って合成できる。好ましくは、第２結晶性ポリマーは、エチレンもしくはプロピ
レン等のオレフィンのホモポリマーまたはコポリマー（例えば、ポリエチレン、
ポリプロピレンまたはエチレン／エチルアクリレートコポリマー）である。

【００２３】 第２ポリマー量の上限は、ポリマー混合物基準で５０体積％、例えば４０体積
％、特に３０体積％、より特に２０体積％である。第２ポリマー量の下限は、２
体積％であってよく、特に５体積％であってよく、より特に１０体積％であって
よい。

【００２４】 ポリマー混合物の結晶度は、少なくとも２０％であってよく、一般的に少なく
とも４０％であってよく、例えば少なくとも６０％であってよく、特に少なくと
も７０％であってよく、より特に少なくとも８０％であってよい。

【００２５】 好ましくは、第１結晶性ポリマーと第２結晶性ポリマーとの間での融点の差は
、５０℃以下であり、より好ましくは３０℃以下、特に２０℃以下である。

【００２６】 第１結晶性ポリマーおよび第２結晶性ポリマーの重量平均分子量を（ポリスチ
レンによる）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定する。

【００２７】 通常、ポリマー（即ち、第１結晶性ポリマー、第２結晶性ポリマー、およびポ
リマー混合物）の結晶度をＤＳＣ（示差走査熱量法）により測定する。例えば、
結晶度の数値が低い場合等、ＤＳＣにより結晶度を測定できない場合、別の方法
、例えばＸ線回折法により結晶度を測定することができる。

【００２８】 ＤＳＣにより測定する場合では、ポリマーの融点は融解ピーク温度を意味して
いる。

【００２９】 導電性ポリマー組成物は粒状導電性フィラーを含んで成る。粒状導電性フィラ
ーには、カーボン・ブラック、グラファイト（または黒鉛）、他の炭素質材料、
金属、金属酸化物、導電性セラミック、導電性ポリマー、およびそれらの組合せ
が含まれる。炭素質材料の例として、カーボン・ブラック、グラファイト、ガラ
ス状炭素および炭素ビーズがある。金属の例として、金、銀、銅、ニッケル、ア
ルミニウム、およびそれらの合金がある。金属酸化物の例として、ＩＴＯ（イン
ジウム−スズ酸化物）、リチウム−マンガン複合酸化物、五酸化バナジウム、酸
化スズ、およびチタン酸カリウムがある。導電性セラミックの例として、カーバ
イド（例えば、炭化タングステン、炭化チタンおよびそれらの複合体（または錯
体化合物））、硼酸チタン（ｔｉｔａｎｉｕｍ ｂｏｒａｔｅ）、チタン窒化物
がある。導電性ポリマーの例として、ポリアセチレン、ポリピレン、ポリアニリ
ン、ポリフェニレン、およびポリアセンがある。

【００３０】 好ましくは、粒状伝導性（または導電性）フィラー量は、導電性ポリマー組成
物の全体積基準で１０〜８０体積％であり、より好ましくは３０〜８０体積％、
特に３０〜７０体積％である。

【００３１】 導電性ポリマー組成物は、酸化防止剤、不活性フィラー（または不活性充填剤
）、非伝導性（非導電性）フィラー、放射線架橋剤（しばしばプロラド（ｐｒｏ
ｒａｄ）または架橋促進剤と呼ばれ、例えばトリアリルイソシアヌレートがある
）等の架橋剤、安定剤、分散助剤、カップリング剤、酸掃去剤（例えば、ＣａＣ
Ｏ_３）、難燃剤（または難燃性付与剤）、アーク抑制剤、着色剤、または他のポ
リマー等の付加的な成分を含んで成ってよい。一般的に、これらの成分は、組成
物の全体積の２０体積％以下、例えば１０体積％以下を占めている。

【００３２】 好ましくは、導電性ポリマー組成物の２０℃における体積抵抗率（ρ_２０）に
対する導電性ポリマー組成物の融点における（即ち、第１結晶性ポリマーの融点
（Ｔ_ｍ１）における）体積抵抗率（ρ_ｍ）の比（ρ_ｍ／ρ_２０）は、少なくとも
５０、例えば少なくとも１００、特に少なくとも３００、より特に少なくとも１
０００である。

【００３３】 導電性ポリマー組成物の体積抵抗率（ρ_２０、２０℃での体積抵抗率）は、一
般的に１００オーム−ｃｍ以下、例えば１０オーム−ｃｍ以下、特に１オーム−
ｃｍ以下、より特に０．５オーム−ｃｍ以下、一層特に０．２５オーム−ｃｍ以
下、最も特に０．１５オーム−ｃｍ以下である。組成物の体積抵抗率（ρ_２０）
は用途に依存し、また、どのタイプの電気デバイスを必要とするかに依存する。
組成物を回路保護デバイスとして用いる場合が好ましいのであるが、その場合に
は、組成物はより低い抵抗率を有している。

【００３４】 本発明の導電性ポリマー組成物およびＰＴＣデバイスは次のように製造できる
。

【００３５】 第１結晶性ポリマー、第２結晶性ポリマー、および粒状導電性フィラーを混合
装置に仕込み、高温で混練し、溶融混合物（即ち、導電性ポリマー組成物）を得
る。混練温度は、第１結晶性ポリマーおよび第２結晶性ポリマーの融点より高い
温度であり、一般的に１２０〜２５０℃である。混合装置は、シングル・スクリ
ュー・エクストルーダーもしくはツイン・スクリュー・エクストルーダー等のエ
クストルーダー（または押出機）、またはバンバリー（商標）・ミキサー（Ｂａ
ｎｂｕｒｙ^ＴＭ ｍｉｘｅｒ）もしくはブラベンダー（商標）・ミキサー（Ｂｒ
ａｂｅｎｄｅｒ^ＴＭ ｍｉｘｅｒ）等の別タイプの混合機であってよい。

【００３６】 その後、溶融混合物をポリマー・シートに賦形する。これはシート・ダイ（ｓ
ｈｅｅｔ ｄｉｅ）を用いた押出しをすることにより、または溶融混合物を圧延
、即ちローラー間またはプレート間に溶融物を通してシート状に薄くすることに
より容易に達成され得る。圧延シートの厚さは、ローラーが回転する速度並びに
プレートもしくはローラー間の距離によって決まる。一般的にポリマー・シート
は０．０２５〜３．８ｍｍ、好ましくは０．０５１〜２．５ｍｍの厚さを有して
いる。ポリマー・シートは、いずれの幅を有するものでもよい。その幅は、ダイ
の形状、または材料の体積、および圧延速度によって決まり、しばしば０．１０
〜０．４５ｍ、例えば０．１５〜０．３１ｍである。

【００３７】 金属箔をポリマー・シートの少なくとも片面、好ましくは両面に付けることに
よりラミネート（または積層品）を形成する。ラミネートを切断して電気デバイ
スとする場合、金属箔の層（１または複数の層）は電極として作用する。一般的
に、金属箔は０．１３ｍｍ以下、好ましくは０．０７６ｍｍ以下、特に０．０５
１ｍｍ以下、例えば０．０２５ｍｍの厚さを有する。一般的に、金属箔の幅は、
ポリマー・シートの幅とほぼ同じであるが、ある適用に対しては、各々がポリマ
ー・シートの幅よりもずっと小さい幅を有する、２またはそれ以上のより幅の狭
いリボン（またはストリップ）の形態の金属箔を適用することが望ましいことが
ある。適当な金属箔には、ニッケル、銅、真鍮（または黄銅）、アルミニウム、
モリブデンおよびアロイ（または合金）、またはこれらの材料の２種またはそれ
以上を同じ層または異なる層に含んで成る箔が含まれる。金属箔は、少なくとも
１つの電着面を有してよく、好ましくは電着ニッケルまたは銅であってよい。あ
る用途に対しては、金属箔と接触させる前に、例えばスプレーまたははけ塗り（
ｂｒｕｓｈｉｎｇ）により、接着性組成物（即ち、タイ・レイヤー（または接着
性のある層、ｔｉｅ ｌａｙｅｒ））をポリマー・シートに塗布（または適用）
してよい。更に加工または貯蔵するために、ラミネートをリール（または巻取機
）に巻きつけたり、別々のピース（または部材）にスライス（または分割）して
よい。一般的にラミネートの厚さは０．０７６〜４．１ｍｍである。

【００３８】 ラミネートが２つの金属箔を含んで成る場合、そのラミネートを電気デバイス
、特に回路保護デバイスを形成するために用いることができる。デバイスをラミ
ネートから切り取ることができる。この用途において、用語「切り取る」は、デ
バイスをラミネートから離隔または分離するあらゆる方法を含むものとして用い
ている。

【００３９】 回路への電気的な接続を可能とするために、例えばワイヤー（または針金）ま
たはストラップ（または帯金）形態の、付加的な金属リードを箔電極に取り付け
ることができる。更に、デバイスの熱の出力を調節する要素、例えば１またはそ
れ以上の伝導性（または導電性）ターミナル（または端子）を用いることができ
る。これらのターミナルは、直接的に、または半田もしくは伝導性接着剤等の中
間層により電極に取り付けられる、例えばスチール（または鋼）、銅、または真
鍮等の金属プレート形態、またはフィン（ｆｉｎ）形態であってよい。ある用途
においては、デバイスを直接的に回路板に取り付けることが好ましい。

【００４０】 デバイスの電気的な安定性を向上させるために、しばしば、デバイスを例えば
架橋および／または熱処理等の、様々な加工技術に付すことが望ましい。化学的
手段によって、または例えば電子ビームもしくはＣｏ^６０照射源を用いる照射に
よって架橋を実施することができる。架橋の程度は、組成物の必要とされる用途
に依存するが、一般的に２００Ｍｒａｄｓ相当量より小さく、好ましくは実質的
により小さく、例えば１〜２０Ｍｒａｄｓ相当量、好ましくは１〜１５Ｍｒａｄ
ｓ相当量、特に、低電圧（即ち、６０ボルトより低い）回路保護の用途では２〜
１０Ｍｒａｄｓ相当量である。一般的に、デバイスを少なくとも２Ｍｒａｄｓ相
当量まで架橋する。

【００４１】 本発明のデバイスは、一般的に２０℃にて１０オームより低い抵抗、好まし
くは５オームより低い、特に２オームより低い、より特に１オームより低い、特
別に０．５オームより低い、より特別に０．１オームより低い、最も特別に０．
０５オームより低い抵抗を有する回路保護デバイスであることが好ましい。本発
明の方法により製造されるラミネートは、低い抵抗率を有し得る伝導性（または
導電性）ポリマー組成物を有して成るので、それを、例えば０．００１〜０．１
００オームの非常に低い抵抗を有するデバイスを製造するのに用いることができ
る。

【００４２】 本発明の導電性ポリマー組成物は、過電流保護デバイス（回路保護デバイス
）、ＰＴＣサーミスタ、温度センサー等に用いることができる。

【００４３】 多量の粒状導電性フィラーが充填され、常温（例えば２０℃）での組成物の
体積抵抗率が減少する場合であっても、本発明の導電性ポリマー組成物は、低い
溶融粘度を有し、良好なＰＴＣ変態を呈する。本発明の導電性ポリマー組成物は
良好な加工性を有し、従って、ＰＴＣデバイスの厚さをより小さくでき、導電性
ポリマー組成物層および電極層の積層速度をより速くできる。更に、ＰＴＣデバ
イスは、導電性ポリマー組成物層と電極層との間で良好な付着性を有している。
本発明は、小さいサイズで、軽量で、低い電気抵抗を有するＰＴＣデバイスを提
供する。

【００４４】 本発明のデバイスは、電源（例えばＤＣまたはＡＣ電源）、例えば１またはそ
れ以上のレジスター（または抵抗体もしくは抵抗器）等の負荷、およびデバイス
を含んで成る電気回路にしばしば用いられる。本発明のデバイスを回路の他の構
成要素に接続するために、例えばワイヤーまたはストラップ形態の１またはそれ
以上の付加的な金属リードを金属箔電極に取り付けることを必要とすることもあ
る。更に、デバイスの熱出力を調節する要素、即ち、１またはそれ以上の伝導性
（または導電性）ターミナルを用いることができる。これらのターミナルは、直
接的、または、半田もしくは伝導性接着剤等の中間層により電極に取り付けられ
る、例えばスチール、銅、または真鍮等の金属プレート形態、または、フィン形
態であってよい。

【００４５】 本発明を次の実施例および比較例により説明する（尚、導電性ポリマー組成物
を構成する成分量は体積（体積％）で示す）。

【００４６】 ２０℃での体積抵抗率（ρ _２０ ）および融点での体積抵抗率（ρ _ｍ ）の測定 試験片の抵抗を測定し、その後、次の式に従って体積抵抗率（ρ）を算出した
： （体積抵抗率）＝［（試験片の抵抗）×（電極の面積）］ ÷［（試験片の厚さ）−（電極箔の厚さ）×２］

【００４７】 ２０℃での体積抵抗率（ρ_２０）および第１結晶性ポリマーの融点での体積抵
抗率（ρ_ｍ）を決定した。

【００４８】 実施例１〜５および比較例１〜３ 表１および表２に示す配合（体積％）を有する原料を、ロール・ブレード（Ｒ
６０Ｂ）を備えた６０ｃｃのラボ・プラストミル５０Ｃ１５０（東洋精機製作所
株式会社（Ｔｏｙｏ Ｓｅｉｋｉ Ｓｅｉｓａｋｕｓｙｏ Ｋａｂｕｓｈｉｋｉ
Ｋａｉｓｈａ）により製造）に７５％の充填率で仕込み、２１０℃、４０ｒｐ
ｍで１５分間混錬した。その後、プレス機（またはプレス成形機）により約０．
５ｍｍの厚さを有するシートを製造した。シートの両面上に粗面を有するニッケ
ル箔（福田金属箔粉工業株式会社（Ｆｕｋｕｄａ Ｋｉｎｚｏｋｕ Ｈａｋｕｆ
ｕｎ Ｋｏｇｙｏ Ｋａｂｕｓｈｉｋｉ Ｋａｉｓｈａ）により製造）を２１０
℃で熱圧し、そして、打抜きして６．３５ｍｍの直径を有するディスクを得た。
ディスクに照射（γ線：７Ｍｒａｄ）することによりディスクを架橋させた。デ
ィスクを温度サイクルに付し、抵抗値を安定させた。その後、２０℃での抵抗、
厚さ、および試験片（即ち、ディスク）の温度に依存する抵抗変化を測定した。
原料の混錬の終了時にラボ・プラストミルに加えたトルクを最終トルクとみなし
た。結果を表１および表２に示す。

【００４９】

【表１】

【００５０】

【表２】

【００５１】 用いた原料は次の通りであった。特に言及する場合を除き、全ての重量平均分
子量をＧＰＣにより測定し、全ての結晶度および融点をＤＳＣにより測定した。 第１結晶性ポリマー：約３５００００の重量平均分子量、８０％の結晶度、１３
７℃の融点、および０．９６ｇ／ｃｍ^３の密度を有する高密度のポリエチレン。 第２結晶性ポリマー（ａ）：約８０００の重量平均分子量、８４％の結晶度、１
２７℃の融点、および０．９７ｇ／ｃｍ^３の密度を有するポリエチレン。 第２結晶性ポリマー（ｂ）：約４０００の重量平均分子量、９０％の結晶度、１
２６℃の融点、および０．９８ｇ／ｃｍ^３の密度を有するポリエチレン。 第２結晶性ポリマー（ｃ）：約９００の重量平均分子量、８３％の結晶度、１１
６℃の融点、および０．９５ｇ／ｃｍ^３の密度を有するポリエチレン。 パラフィン・ワックス：３６１の平均分子量（ガスクロマトグラフィーにより測
定）、７１％の結晶度、５５℃の融点、および０．９０２ｇ／ｃｍ^３の密度を有
するパラフィン・ワックス。 カーボン・ブラック：８０ｃｃ／１００ｇのＤＢＰ量、３４ｍｇ／ｇの沃素−吸
収量、およびｐＨ７を有するファーネス・ブラック。

【００５２】 実施例および比較例の結果は次の通りであった。

【００５３】 実施例１および比較例１ 実施例１は、比較例１よりも少量のカーボン・ブラックを用いたが、実施例１
は、比較例１より低い２０℃での体積抵抗率を示した。実施例１は、比較例１よ
り小さい最終トルクを有しており、従って、実施例１は、比較例１より良好な加
工性を有していた。実施例１は、比較例１より大きい体積抵抗率の比（ρ_ｍ／ρ _２０ ）を示した。

【００５４】 実施例２〜４および比較例１ ２０℃での体積抵抗率は、実施例２〜４と比較例１との間では殆ど同じであっ
たが、比較例１は、カーボン・ブラックをより多量に要し、混錬時により大きい
最終トルクを有し、また、実施例２〜４より劣る体積抵抗率の比（ρ_ｍ／ρ_２０ ）を示した。

【００５５】 実施例３および比較例２ 混錬時の最終トルクが実施例３と比較例２との間では殆ど同じであったが、実
施例３は、比較例２の体積抵抗率の半分より低い２０℃での体積抵抗率を示し、
本発明による改良が見られる程十分な体積抵抗率（ρ_ｍ／ρ_２０）を示した。

【００５６】 実施例３および比較例３ 実施例３および比較例３は、同じ量のカーボン・ブラックを用いた。しかしな
がら、実施例３において第２結晶性ポリマーを加えることにより、混錬時の最終
トルクにおいて改良が見られ、２０℃での十分な体積抵抗率および十分な体積抵
抗率の比（ρ_ｍ／ρ_２０）を示した。

【００５７】 実施例１および比較例３ 実施例１は、４４体積％のカーボン・ブラックを用いたが、最終トルクは小さ
く、従って、加工性は良好であった。実施例１の最終トルクは、カーボン・ブラ
ックを４０体積％用いた比較例３の最終トルクと殆ど同じであった。更に、実施
例１は比較例３より良好なρ_２０を示した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スーザン・メルサ・ジョーダン アメリカ合衆国94040カリフォルニア州マ ウンテン・ビュー、アイバン・ウェイ3397 番 (72)発明者 ケビン・マイケル・スタイン アメリカ合衆国95125カリフォルニア州サ ンノゼ、ブライアーウッド・ドライブ2471 番 Ｆターム(参考） 4J002 BB031 BB032 BB041 BB061 BB071 BB072 BB081 BB122 BD141 BD151 BM003 DA016 DA026 DA036 DA066 DA076 DA086 DA096 DC006 DE016 DE096 DE186 DK006 DM006 FD113 FD116 GQ02 5E034 AA09 AB07 DE05 5G301 DA01 DA02 DA18 DA19 DA23 DA28 DA42 DA44 DD10

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気抵抗挙動について正の温度係数（ＰＴＣ）を示す導電性
   ポリマー組成物であって、 （１）（ｉ）少なくとも５００００の重量平均分子量を有する、少なくとも５０
   体積％の第１結晶性ポリマー、および （ｉｉ）多くとも１００００の重量平均分子量を有する、多くとも５０体
   積％の第２結晶性ポリマー を含んで成るポリマー混合物、ならびに （２）ポリマー混合物中に分散した粒状導電性フィラー を含んで成る導電性ポリマー組成物。
2. 【請求項２】 粒状導電性フィラーが、導電性ポリマー組成物の３０〜８０
   体積％を占める、請求項１に記載の組成物。
3. 【請求項３】 ２０℃において、大きくとも１．０オーム−ｃｍの体積抵抗
   率を有する、請求項１に記載の組成物。
4. 【請求項４】 導電性ポリマー組成物の２０℃での体積抵抗率（ρ_２０）に
   対する導電性ポリマー組成物の融点での体積抵抗率（ρ_ｍ）の比（ρ_ｍ／ρ_２０ ）は少なくとも５０である、請求項１に記載の組成物。
5. 【請求項５】 第１結晶性ポリマーは少なくとも２０％の結晶度を有する、
   請求項１に記載の組成物。
6. 【請求項６】 第２結晶性ポリマーは少なくとも５０％の結晶度を有する、
   請求項１に記載の組成物。
7. 【請求項７】 第１結晶性ポリマーは、オレフィンまたはオレフィン誘導体
   から選択される少なくとも１種のモノマーを原料とするポリマーであり、好まし
   くはエチレンのホモポリマーまたはコポリマーである、請求項１に記載の組成物
   。
8. 【請求項８】 第２結晶性ポリマーは、エチレンのホモポリマーまたはコポ
   リマーである、請求項１に記載の組成物。
9. 【請求項９】 第１結晶性ポリマーと第２結晶性ポリマーとの間の融点の差
   は大きくとも５０℃である、請求項１に記載の組成物。
10. 【請求項１０】 粒状導電性フィラーは、カーボン・ブラック、グラファイ
    ト、他の炭素質材料、金属、金属酸化物、導電性セラミック、導電性ポリマーま
    たはそれらの組合せである、請求項１に記載の組成物。
11. 【請求項１１】 （Ａ）請求項１に記載の導電性ポリマー組成物を有して成
    るＰＴＣ素子、および （Ｂ）ＰＴＣ素子に電流を流すために、電源に接続できる２つの電極 を有して成るＰＴＣデバイス。
12. 【請求項１２】 ポリマー組成物が架橋されている、請求項１１に記載のデ
    バイス。
13. 【請求項１３】 ２０℃において大きくとも１．０オームの抵抗を有する、
    請求項１１に記載のデバイス。
14. 【請求項１４】 （Ｉ）（Ａ）請求項１に記載の導電性ポリマー組成物を有
    して成るＰＴＣ素子、および （Ｂ）ＰＴＣ素子に電流を流すために、電源に接続できる２つの電極 を有して成るＰＴＣデバイス （ＩＩ）電源、ならびに （ＩＩＩ）デバイスおよび電源と直列に接続される負荷 を有して成る電気回路。