JP2574417B2 - 熱回復性物品 - Google Patents

熱回復性物品

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JP2574417B2 JP63227370A JP22737088A JP2574417B2 JP 2574417 B2 JP2574417 B2 JP 2574417B2 JP 63227370 A JP63227370 A JP 63227370A JP 22737088 A JP22737088 A JP 22737088A JP 2574417 B2 JP2574417 B2 JP 2574417B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、導電性ポリマー材料を有して成り、導電性
ポリマー材料を介して電流を流すことにより加熱できる
物品に関する。
［従来の技術］ 導電性材料およびそれらを含むデバイスもよく知られ
ている。例えば以下の文献を参照できる：アメリカ合衆
国特許第2,952,761号、第2,978,665号、第3,243,753
号、第3,351,882号、第3,571,777号、第3,658,976号、
第3,757,086号、第3,793,716号、第3,823,217号、第3,8
58,144号、第3,861,029号、第3,950,604号、第4,017,71
5号、第4,072,848号、第4,085,286号、第4,117,312号、
第4,151,126号、第4,177,376号、第4,177,446号、第4,1
88,276号、第4,237,441号、第4,242,573号、第4,246,46
8号、第4,250,400号、第4,252,692号、第4,255,698号、
第4,271,350号、第4,272,471号、第4,304,987号、第4,3
09,596号、第4,309,597号、第4,314,230号、第4,314,23
1号、第4,315,237号、第4,317,027号、第4,318,881号、
第4,327,351号、第4,330,704号、第4,334,351号、第4,3
52,083号、第4,361,799号、第4,388,607号、第4,398,08
4号、第4,413,301号、第4,425,397号、第4,426,339号、
第4,426,633号、第4,427,877号、第4,436,639号、第4,4
29,216号、第4,442,139号、第4,459,473号、第4,470,89
8号、第4,481,498号、第4,476,450号、第4,502,929号、
第4,514,620号、第4,517,449号、第4,534,889号および
第4,560,498号；ジャーナル・オブ・アプライド・ポリ
マー・サイエンス（J.Applied Polymer Science）、1
9、813〜815頁（1975年）、クラソン（Klason）および
クーバット（Kubat）；ポリマー・エンジニヤリング・
アンド・サイエンス（Polymer Engineering and Scienc
e）、18、649〜653頁（1978年）ナーキス（Narkis）
ら；ヨーロッパ特許出願第38,713号、第38,714号、第3
8,718号、第74,281号、第92,406号、第119,807号、第13
3,748号、第134,145号、第144,187号、第157,640号、第
158,410号、第175,550号および第176,284号；ならびに
日本国特許公告第59−122,524号。
熱回復性物品は、熱処理に付された場合に寸法的構造
が実質的に変化するように作られた物品である。通常、
これらの物品は、加熱時に、予め変形された形状から元
の形状に向かって回復するが、本明細書において使用す
る場合、「熱回復性」なる語は、たとえ予め変形されて
いなくても加熱時に新たな構造を採る物品も包含する。
熱回復性物品は既知である。最も一般的な形態では、
例えばアメリカ合衆国特許第2,027,962号、第3,086,242
号および第3,597,372号に記載されているように、その
ような物品は、弾性または塑性記憶特性を示すポリマー
材料から作られる熱収縮性スリーブを有して成る。例え
ばアメリカ合衆国特許第2,027,962号において明らかに
されているように、元の寸法的に熱安定な形態は、例え
ば押し出したチューブを熱いままで寸法的に熱不安定形
態に膨張させる連続プロセスの一時的な形態であってよ
いが、別の場合では、予め形成した寸法的に熱安定物品
を別の工程で寸法的に熱不安定形態に変形する。
他の物品では、弾性部材が第２部材により延伸状態で
保持され、加熱時に第２部材が弱くなり、それにより弾
性部材が回復できる。この種の熱回復性物品は、例えば
イギリス国特許第1,440,524号に記載されており、この
場合、外側チューブ状弾性部材は内側チューブ状部材に
より延伸状態で保持されている。
また、導電性ポリマー材料を有して成り、これらの材
料の抵抗加熱を使用して熱回復をもたらす熱回復性物品
も既知である。例えば、以下の特許を参照できる：イギ
リス国特許第1265194号、アメリカ合衆国特許第4085286
号、同第4017715号、同第4421582号、ヨーロッパ特許公
告第0157640号およびアメリカ合衆国特許第4570055号。
導電性回復性ポリマー物品が記載されている初期の２
つの特許公告は、イギリス国特許第1265194号（クック
（Cook））および第T905001号（デイ（Day）のアメリカ
合衆国防衛出願）である。イギリス国特許第1265194号
には、場合により非導電性収縮性チューブ状層と組み合
わせて使用される導電性ポリマー（場合により収縮性
の）チューブ状層が記載されている。ワニロクリップも
しくは他の常套のクランプまたは電極により、電流は導
電層に供給されてその中を電流が流れる。第T905001号
には熱収縮性プラスチック充填袋が記載され、この袋は
導電性被覆を有するか、あるいは導電性粒状物を含む。
袋は、覆うべきパレット上に配置され、垂直電極が封筒
の斜め方向で対向する垂直シームに取り付けられ、印加
されて電極間で電流が流れて袋が収縮する。クックおよ
びデイの双方の場合、本発明と同様に電流は物品の平面
内でまたは平面に対して平行に流れる。
PTC（抵抗率正温度係数）効果、即ち、特定温度また
は狭い温度範囲における抵抗率の急激な上昇を示す材料
を導電性回復性物品に使用するのが望ましいことも知ら
れている。この温度または温度範囲は変則またはスイッ
チング温度として知られている。典型的には、そのよう
な材料は、物品の回復温度またはそれより少し高い温度
で急激な上昇を示すように選択される。PTC効果は材料
の過熱およびその結果としてのいわゆる「熱的暴走」を
最小限にする。PTC効果を示す材料は、一般的には単にP
CT材料と呼ばれる。
材料がPTC効果を示す場合は、材料は一般的にカール
−オーバー（curl−over）効果を示す、即ち、後で抵抗
率／温度曲線が勾配を変える、典型的には勾配が減少す
るか、水平になるか、あるいは抵抗率が減少して、時に
はその後抵抗率が増加するようなピークに到達する。ピ
ーク抵抗率は、その後に抵抗率が減少する場合（本明細
書ではネガティブ・カール−オーバーと呼ぶ）は最も大
きい抵抗率であり、単に曲線の勾配が変化する場合（本
明細書ではポジティブ・カール−オーバーと呼ぶ）は屈
折点である。
そのような抵抗加熱される導電性ポリマー回復性物品
を使用することにより生じる１つの問題点は、回復の間
に物品の形状が相当変化する、例えば収縮するのに逆ら
わないで、回復の間、材料との電気的な接触を保持する
ように、導電性材料に電力を供給する電極または母線を
配置する必要があるということである。この問題点は、
回復比が大きい場合、最も重大である。
回復の間、接触を保持するという問題点は、上述の従
来技術のいくつかの文献においても認識されている。例
えば、アメリカ合衆国特許第4085286号、同第4330703
号、同第4017715号および同第4421582号には、電流が主
にシートの厚さ方向に流れるように導電性ポリマー材料
に印加するように電極が配置されているシートを有して
成る物品が記載されている。このようにするために、電
極はシートの表面上にまたは埋設されてシートの面に供
給されている。回復の間、接触を保持するために、形状
の変化を吸収するように電極が配置されている。アメリ
カ合衆国特許第4085286号および同第4412582号では、例
えば電極にしなやかなもの、例えば編組電極を使用し、
アメリカ合衆国特許第4017715号では、電極はダイヤモ
ンド形状開口を有するメッシュ形態であり、この開口は
形状（角度）を変えて回復を吸収する。ヨーロッパ特許
公告第0157640号およびアメリカ合衆国特許第4570055号
には、カップラーとして使用でき、物品の一方の端から
他方の端に電流を流すように印加できる半径方向に収縮
性の導電性ポリマーチューブ状物品が記載されている。
ヨーロッパ特許公告第0157640号では、銀塗料電極がチ
ューブの端面に塗布され、回復の間に電気的接触が失わ
れないように可撓性リード上にあるバネバイアス電極が
使用されている。アメリカ合衆国特許第4570055号に
は、チューブの外側表面でチューブの各端に向けて環状
バネ電極が使用されている。大きい回復比の場合を除い
て、バネ電極はチューブ状物品の半径方向の収縮に追随
できる。
［発明の構成］ 導電性ポリマー材料を有して成り、回復の間、電極と
導電性ポリマー材料との間の接触が保持される熱回復性
物品の簡単な構造が見出された。これは、導電性回復性
物品にある支持要素に電極を取り付けることにより達成
され、この支持要素は、回復の間、電気的接触を保持す
るように変形しないか、あるいは僅かに変形するように
配置されている。
従って、本発明の第１の要旨では、少なくとも一部分
が熱回復性であり、導電性ポリマー材料および電極を支
持するために一体に形成されて間隔を隔てて離れた少な
くとも２つの支持要素を有して成る物品を提供し、各々
の該支持要素は、 （ａ）電極を支持し、電極が反対の極となるように印加
されて要素を介して該熱回復性部分に電流が流れて回復
が起こるように導電性ポリマー材料有して成り、また、 （ｂ）物品の回復の間、実質的に変形しないままであ
る。
「支持要素」なる語は、電極用の基材または支持体を
提供する要素を意味するものとして本明細書では使用し
ている。機械的な意味で支持体を提供する必要はない。
支持要素は、曲がって遷移を吸収するのではなく、実
質的に変形しないままである。このことは、電極／支持
要素界面は、界面における接触抵抗を増やすことがある
回復応力にさらされないということを意味する。
間隔を隔てて離れた支持要素上にまたは要素内に間隔
を隔てて電極を設けることは、上述のイギリス国特許第
1265194号（クック）および第T905001号（デイ）に記載
されているように、電極を導電性ポリマー物品に取り付
ける従来技術の方法とは対照的である。
従って、抵抗加熱および物品の回復性部分の回復をも
たらす電流は、導電性支持要素の電極から物品の主ボデ
ィに流れる。先に説明したように回復の間にそれほど変
形しない物品の領域である要素の導電性ポリマー材料と
電極が直接接触しているので、電極と導電性ポリマー材
料との間の接触が回復の間に破壊する危険性がない。
本発明の物品は、チューブ状であるのが好ましい。チ
ューブ物品は、断面で開いていて（ラップアラウンド）
も、あるいは閉じていてもよい。物品は、例えば円筒状
であり、半径方向に回復性、例えば収縮性であってもよ
い。この場合、電極を上で支持して印加すると、チュー
ブの主として周方向に、好ましくは少なくとも２つの独
立した電流パスで電流が流れるように、支持要素が配置
されているのが好ましい。
本明細書で使用する場合、ラップアラウンド物品は、
基材の周囲に配置して、クロージャー手段によりチュー
ブ状構造で保持できるカバーまたは複数のピースであ
る。１つの態様では、ラップアラウンド物品は長手方向
で開く縁またはその付近に直立リッジまたはレールを有
するカバーである。リッジまたはレールはチャンネル形
状クロージャーにより一体に保持され得る。
本発明のチューブ状物品がラップアラウンドである場
合、１つまたはそれ以上の電極をクロージャー手段に供
給してよい。
物品がチューブ状である１つの好ましい態様では、支
持要素はチューブに沿って延びている長手方向フランジ
として供給されている。２つまたはそれ以上のそのよう
な長手方向フランジが存在するのが好ましい。２つのフ
ランジのみが存在する場合、それらをチューブの対向側
に配置するのが好ましい。それ以上のフランジが存在す
る場合、それらを周方向に均一に配置するのが好まし
く、該フランジは、反対の極の電極を交互に有して成
る。チューブ状物品がラップアラウンドである場合、フ
ランジは、直立リッジの形態であってもよく、クロージ
ャー手段の一部分であってもよい。
もう１つの態様では、支持要素は、チューブ状物品の
周方向部分である。支持要素は、回復の間、実質的に変
形しないままであるように熱安定性であるのが好まし
い。この場合、電流は、チューブの長手方向に沿った単
一の電流パスで流れる。このように電極を配置する場
合、物品の半径方向または長手方向に回復性であるよう
になっていてよい。
物品の全体または一部分が導電性であってよく、ま
た、場合により熱回復性であってもよい。例えばチュー
ブ状物品の場合、長手方向の一部分だけ（例えば一方の
端または中央部分）が導電性かつ場合により熱回復性で
あってよい。また、物品の周方向の一部分だけ導電性か
つ場合により熱回復性であってよい。従って、ある周方
向部分だけが導電性かつ場合により熱回復性であってよ
く、他の部分は熱安定性かつ電気絶縁性である。２つの
電極を相互に離れた長手方向フランジに配置してよい。
（逆方向でチューブの周囲で認められる）電極間の２つ
のパスの内の一方または双方は導電性（かつ場合により
熱回復性）であってよい。フランジ上で電極を支持して
印加することにより、このアレンジメントによりチュー
ブ状物品のある周方向部分だけが回復可能となり得る。
物品の小さいまたは大きい周方向部分は導電性（かつ
場合により熱回復性）であってよい。チューブの「周方
向部分」なる語は、チューブの長手方向に沿って少なく
とも部分的に、かつチューブの周方向で部分的にのみ延
びるチューブの部分を意味する。従って、一例では、２
本の長手方向電極がチューブに沿って延び、チューブの
周囲で不均一に離れて（即ち、直径的に対向していな
い）、その間で小さい周方向部分および大きい周方向部
分を規定する。小さい周方向部分のみが熱回復性かつ／
または導電性である場合、少量の回復のみが必要である
場合に物品を使用できる。例えば基材の周囲でチューブ
状ポリマーシートを締結する場合に使用できる。
任意の適当な電極を使用できる。導電性ポリマー材料
の表面に電極を適用してよい。そのような表面適用電極
の例として、（塗布により適用する）銀塗料ストリッ
プ、（火炎またはアーク溶射により適用する）熱溶射金
属、無電解メッキまたは電気メッキおよび例えば導電性
接着剤により表面にとりつける金属ストリップを挙げる
ことができる。導電性ポリマー材料に電極を埋設してよ
い。埋設電極の例として、先に述べたワイヤー、ブレー
ドもしくは箔またはメッシュを挙げることができる。物
品の導電性材料を貫通する貫入型導電性クリンプ（例え
ば歯付きクリンプ）も使用できる。
本発明の好ましい態様は、支持要素に適用された適当
な電極を有して成る、即ち、電極と組み合わせた本発明
の物品である。
電極が予備装着された別の態様では、完全または部分
的に埋設して電極を支持要素内に取り付ける。従って、
例えばチューブ状物品上で長手方向に延びる支持要素内
に長尺電極を埋設できる。
物品の長手方向に沿って部分的または全体的に延びる
熱安定長尺支持要素に電極を埋設するのが好ましい。熱
安定部分に電極を埋設することにより、電極／導電性ポ
リマー界面において電気抵抗を大きくすることがある該
界面で発生する機械的応力を最小限にすることが確保さ
れる。
電極を埋設する場合、「埋設」なる語は、完全にまた
は部分的に埋設された電極を含むものとして使用する。
チューブ状物品の支持要素内にワイヤーを完全に埋設す
るのが好都合なことがある。平坦な支持要素内に平坦な
メッシュが含まれているのが好都合なことがあり、メッ
シュが要素の範囲を越えて延びる場合、縁取りしてよ
い。電極がワイヤーである場合、ある用途ではこれらの
ワイヤーは平ワイヤーであってよい。そのようなワイヤ
ーの場合、変形できないので支持要素が実質的に変形し
ないままであり、また、近傍で形状の変化を吸収するよ
うに曲がったりまた襞が付いたりできず、良好な接触が
保持されるということが実用上特に重要である。形状の
変化を吸収できないので、支持要素が実質的に変形しな
いということが特に重要である。
また、電極構造物を電源に電気的に接続するための手
段を電極に有するか、あるいは電極に取り付けるのが好
ましい。接続手段の性質は、使用する電極の種類に応じ
て変えてよい。
チューブ状部分で可撓性が必要である場合、例えば成
形基材に回復させる必要がある場合、埋設電極も可撓性
であるのが好ましい。可撓性電極の例には、ワイヤーブ
レードおよび可撓性中央フィラメントの周囲に螺旋状に
巻き付けた平坦ワイヤーが包含される。
表面電極が損傷を受け、その結果、電極の連続性が破
壊されたり、短絡回路が生じることになり得るような用
途では、表面電極より埋設電極が好ましい。
物品がチューブ状であり、電極および／または電極を
支持する支持要素が長尺である本発明の全態様では、こ
れらのものはチューブの長手方向に沿って全体的または
部分的に延びていてよい。従って、例えば、電極が部分
的に延びて、チューブの断面の周方向（例えば周囲）に
電極間で電流が流れる場合、電極間でチューブのその部
分のみが回復する。本発明のある態様では、電極および
存在する場合は電極用の支持要素は、チューブの一端ま
たは両端から延び、チューブに沿った部分で終端する。
本発明の他の態様では、物品の全長にわたり電極が延び
ている。
支持要素はフランジの形態であってよい。支持要素
は、物品から外向きまたは内向きに、あるいは双方に突
出してよい。（例えば滑らかな基材に回復させる場合の
ように）滑らかな内側表面が望ましい場合、外向き突出
フランジが好ましいことがある。物品を加熱して回復さ
せて中に含まれているシーラントを溶融させる場合、例
えばケーブル封鎖用途の場合、フランジは外向きまたは
内向きに、あるいは双方に突出してよい。支持要素が外
向きに突出する場合、電気的および機械的に電極に接続
するためにクランプを使用してよい。
好ましい態様では物品は開いたまたは閉じた断面のチ
ューブ状である。少なくとも１つの部分、例えば一方の
端または両端は半径方向に熱収縮性であり、物品の残り
のボディはそれほど熱不安定でなく、好ましくは実質的
に熱安定である。２つまたはそれ以上の部分が収縮性で
ある場合、それらの部分は、同じまたは異なる量だけ回
復性となるように変形しておいてよい。
支持フランジおよび／または電極は、長尺である場
合、物品の長手方向に沿って全体的にまたは部分的に延
びていてよい。部分を優先的に膨張させるか、一部分だ
け膨張させる場合、最も膨張させた１つまたはそれ以上
の部分に沿ってのみ電極が延びていてよい。
電極が２対以上存在する場合、これらを一緒にまたは
別々に印加してよい。同じまたは異なる電圧により、同
じまたは異なる時間電極を印加してよい。
上述のような態様では、物品の１またはそれ以上の部
分に沿って電極を使用する場合、電流の濃度は、電極の
本体に隣接する部分より内向電極端部が大きいことがあ
る。これを補償しない場合、内向電極端部における過熱
のためにいわゆる「ホットスポット」がその部分で生じ
ることがあり、物品が燃え尽きることになる。従って、
この問題点を避けるために、電極の端部における物品の
電流に対する抵抗が電極の主部分より大きくなるような
物品とするのが好ましい。これは幾つかの方法により達
成でき、それについてはイギリス国特許出願第8723760
号および同第8814688号に記載されている。
本発明の物品はイギリス国特許出願第8814688号およ
び本出願と同一出願人による1988年９月８日の日本国特
許出願（１）に記載されている物品の電気的特性を有す
るのが好ましい。該出願の発明の幾つかの物品は層状で
あり、少なくとも一部分は、Ｘ％〜Ｙ％膨張されて熱回
復性にされており、物品は、Ｘ〜Ｙの膨張範囲の少なく
とも一部分において電流の流れ方向で測定される膨張時
の抵抗率が減少する導電性ポリマー材料を有して成る。
Ｘはゼロまたは有限であってよく、ＹはＸより大きい。
該発明の他の物品は、層状かつ熱回復性であり、20℃〜
Te（ASTM D3418−82により測定される外挿終点温度）の
温度範囲にわたり電流の流れ方向で測定される回復時の
抵抗率が増加する導電性ポリマー材料を有して成る。
該発明の他の物品は、いわゆる擬PTC比（1.5〜10の範
囲のピーク抵抗率:25℃における抵抗率）を有し、物品
の面に対して平行に電流が流れるように電極に接続され
る。
ある態様では、電極は物品の膨張部分に沿って、変形
されていないかまたは変形されない、あるいは他の部分
より熱回復性でないようにするように変形されているか
または変形される物品の部分に延びている。そのような
態様では、物品の材料は、膨張範囲の少なくとも一部分
において膨張により減少する抵抗率を有するものが好ま
しい。これは、あまり変形されていない材料はより大き
い抵抗率を有し、それにより内向電極端において電流の
流れに対する電気抵抗が増加することを意味する。
内向電極端が存在する場合、電極端に隣接する領域に
おける物品の抵抗率は、電極の主部分に隣接する領域の
抵抗率より大きいのが好ましい。これは、先に説明した
ように膨張により抵抗率が変化する材料を使用して、あ
るいは幾何学的構造を考慮すること、例えばより薄い壁
により達成できる。もう１つの可能性は、擬PTC挙動を
使用する方法である。これらの補償要因は、上述のイギ
リス国特許出願第8723760号および第8814688号に記載さ
れている。
物品がチューブ状であり、支持要素が長尺である場
合、支持要素および支持されている電極は、全長にわた
り、物品の主軸に対して実質的に平行である成分を有す
るのが好ましい。即ち、支持要素または電極のいずれの
部分も物品の主軸に対して垂直でない。支持要素および
電極は、全長にわたり、物品の主軸に対して平行である
のが好ましい。物品がチューブ状であり、電極を支持す
る支持要素が周状である場合、支持要素および電極は全
長にわたり、物品の主軸に対して垂直である成分を有す
るのが好ましい。即ち、いずれの部分も物品の主軸に平
行ではない。支持要素および電極は全長にわたり、物品
の主軸に対して垂直であるのが好ましい。
本発明の物品において、不均一回復が生じる場合（例
えば不均一断面の部分が回復するか、あるいは任意の形
状の部分が不規則な形状の基材に回復する場合、あるい
は周辺条件の結果として生じる場合）、回復時に生じる
物品の幾何学的構造の変化により最もまたは最初に回復
する部分において電流が濃密になり易いことがある。材
料の電気的特性は、これを補償するようになっているの
が好ましい。このことに関しては、上述のイギリス国特
許出願第8814688号に記載されている。
所定の寸法および形状の寸法回復性物品の場合では、
使用する材料は、70Vまたはそれ以下の電源を使用して
回復させるのに十分量の熱を発生できるので好ましい。
本発明では多くの適当な材料を使用できる。適当な材
料は、イギリス国特許出願第8729123号に記載されてい
る。本明細書において挙げることができる一例は、59.4
重量部のエチレン酢酸ビニル樹脂（エルバックス（Elva
x）460、商標）、39.6重量部のカーボンブラック充填剤
（バルカン（Vulcan）Ｐ、商標）および１重量部の酸化
防止剤から成るものである。エルバックス460は、酢酸
ビニル18重量％を含み、メルトフローインデックス（MF
I）が2.5のエチレン酢酸ビニルポリマーである。
以下のポリマー材料を使用する： マーレックス（Marlex）はフィリップス（Phillips）
から市販されている高密度ポリエチレン（HDPE）であ
る。
エルバックス460は上述のものである。
スクレアー（Sclair）11D−１は、デュポン（Du Pon
t、カナダ）から市販されている線状低密度ポリエチレ
ン（LLDPE）である。
エルバックス770は、デュポンから市販されているエ
チレン酢酸ビニル（EVA）である。
バルカン（Vulcan）Ｐ、エンサコ（Ensaco）MSおよび
セバルコ（Sevalco）N110は、それぞれカボット・コー
ポレイション（Cabot Corporation）、エンサグリ・ヴ
ィレブレック（Ensagri Willebreok）NVおよびセバルコ
・リミテッド（Sevalco Ltd）から市販されているもの
である。
変形前に本発明の物品の材料を架橋して回復性を促進
するのが好ましい。この架橋は、例えば、２〜35Mrad、
特に２〜5Mrad、例えば10または15Mradのビーム線量で
照射により行うのが好ましい。
物品を成形する場合、架橋を化学的に行ってもよい。
この場合、単一の工程を使用して物品の材料を成形して
架橋できる。成形、例えばトランスファー成形、射出成
形により形成されたそのような部分は、複雑な形状を有
することができる。例えば複数の出口を有するチューブ
形状とすることができる。
本発明のチューブ状物品は、半径方向または長手方向
に回復性であってよい。半径方向に回復性の物品は、例
えば供給導管、例えばパイプおよびケーブルのカバーリ
ングとして、そのような導管用のカップラーとしてそれ
らの間のジョイントに、あるいは流動して封鎖を形成す
るシーラントが充填されたチューブを使用する封鎖方法
として使用できる。
例えばダクト封止の場合に、例えば基材間で環状空間
を封止するために、長手方向に回復性のチューブ状物品
を使用でき、この場合、長手方向の回復により物品が皺
寄りして間隙を封止する。イギリス国特許出願第872376
2号には、ダクト封止として特に適用でき、回復時に厚
くなるチューブ状導電性ポリマー物品が記載されてい
る。別々に電極が設けられて回復する３つの長手方向部
分を有するのが好ましい。電極は長手方向および／また
は周方向であってよい。電極用の熱安定支持要素を本発
明に従って、上述のダクト封止に使用するのが好まし
い。
イギリス国特許出願第8805072号には、導電性ポリマ
ー材料を有して成り、好ましくは熱回復性であるチュー
ブ状物品が記載されている。物品は、自体の回復による
か、あるいは弾性部材により半径内側向きに押しやられ
得る。容易に装着するために、物品は複数の部分から成
るか、あるいはラップアラウンド状であるのが好まし
い。この物品の電極を、本発明により熱安定支持要素内
または上に設けるのが好ましい。
イギリス国特許出願第8729122号には長手方向で断続
的になっている電極を有するチューブ状導電性ポリマー
物品が記載されており、離れた長手方向部分を別々に印
加できるようになっている。本発明により熱安定支持要
素に断続電極を供給してよい。
本発明の１つの好ましい物品は、半径方向に膨張さ
れ、２つまたはそれ以上、好ましくは３つの独立して半
径方向に収縮できる部分を有するチューブ状物品であ
る。物品は、各々の部分を収縮させるように配置され
た、長手方向で離れた対の電極を有して成る（１対の電
極が１つの独立して半径方向に収縮性の部分用である）
のが好ましい。独立して半径方向に収縮性の部分は、波
形部分により離されていてよい。そのような物品の一例
は、ケーブルスプライス、例えば光ファイバーのスプラ
イスのケーブル封鎖用である。この用途では、３つの独
立して半径方向に収縮する部分が存在する。中央部分
は、ケーブル封鎖のために接着剤または他のシーラント
の大きな塊を含む。端部分は、ケーブルに結合するため
に接着剤、例えばホットメルト接着剤によりライニング
されている。
ケーブル封鎖および類似の用途では、（基材が存在し
ないことがあるので、）物品の内側表面は必ずしも滑ら
かである必要はない。従って、物品の表面から突出する
熱安定フランジは、物品から外向きに、または物品内に
内向きに突出してよく、あるいはその双方であってよ
い。
用途に応じて、本発明の物品は、内側および／外側表
面を接着剤またはシーラントにより被覆してよく、ある
いはシーラントの塊を含んでよい。
電極および／または支持フランジは反対の極の対で配
置するのが好ましい。従って、チューブ状物品の場合、
１対または複数の対の長尺電極が物品の周囲に存在して
よい。
本発明の物品は、任意の適当な方法、例えば押出また
は型成形により製造できる。
本発明の物品では、物品の肉厚は長手方向に沿って変
化してよい。また、異なる材料の２つまたはそれ以上の
層を使用してよい。第２または追加の層は、物品の長手
方向で全体でまたは一部分のみに沿って延びていてよ
い。これらの層は、第１材料と同じかまたは異なる電気
的特性、例えば室温抵抗率および抵抗率／温度挙動を有
してよい。例えば、第２または引き続く層は、伝統的な
PTC挙動またはZTC（抵抗率ゼロ温度係数）挙動を示す材
料を有して成ってよい。１つまたはそれ以上の追加の層
の効果は、電流が流れ得る追加の材料を提供し、それに
より追加の加熱を提供できることである。追加の層の材
料の抵抗率を適当に選択することにより、同じ厚さの第
１材料を追加して使用する場合より大きい加熱を達成す
ることができる。このことは、例えばある領域の回復時
間を短縮するか、あるいはより高い温度が必要である場
合に有利なことがある。従って、ある好ましい態様で
は、第１材料と異なる材料の第２または引き続く層を所
定の領域に付加する。
異なる材料の２つの層を使用するもう１つの例は、あ
る特性、例えば難燃性、耐溶剤性、耐摩耗性、電気絶縁
性、耐衝撃性、色識別が必要である場合である。
２つまたはそれ以上の層を使用する場合、これらの層
を例えば逐次押出により別々に、あるいは同時押出によ
り適用できる。
材料本体の抵抗率より小さい抵抗率を有する材料層を
電極に隣接して有するのが有用であることがある。この
追加の層は、ZTC、NTCまたはPTCであってよい。
ある用途では、本発明の物品の苛酷な過熱を避けるた
めに、遮断スイッチ機構を設けるのが望ましい。例えば
回復が完結した時に装着者が電源を切り忘れ、その結
果、完結後に数分間加熱される場合に過熱が生じること
がある。そのような過熱は、特定の温度でネガティブカ
ールオーバー抵抗率を示す組成物を使用する場合、特に
危険である。電極を包囲するPTC材料は、物品の本体ポ
リマーの「ピーク」抵抗率に到達する温度以上の温度で
抵抗率が急激な上昇を示すように選択するのが好まし
い。これは、物品を回復させる電流の供給は、温度が回
復を起こすために必要な温度を越えた時に遮断されるだ
けであるということを意味する。
本発明は、異なる形状の種々の物品に使用できる。物
品は、一般的にはチューブ状であり、一方または双方の
端は開口していてよい。
本明細書で説明した任意の物品もしくは材料または電
極構造などを使用して、ケーブル付属品産業用に種々の
製品を作ることができる。ある製品、特に本発明を具現
化できる製品は、ペデスタル内で空気コアまたは充填ケ
ーブルの接続部を封止できるものである。そのような製
品は、電気的に収縮性ではないが、商標ペドキャップ
（PEDCAP）でレイケム（Raychem）から市販されてい
る。これは、図示したものと形状が類似している。
一般に、そのような製品は、ケーブル間の突合せ接続
部に装着できる大きいキャップであり、対の総数は寸法
に応じて例えば20〜500、一般に50〜400である。スプラ
イスバンドルは、一般的に、例えば12cm、好ましくは1
0.3cmの直径を有し、例えば40cmの長さである。従っ
て、製品は、好ましくは８〜16cm、より好ましくは10〜
14cmの直径、好ましくは50〜90cm、より好ましくは60〜
80cmの全長を有する。
図示するように、キャップの一端は、一般にドーム形
状を有して閉じられており、他端は熱収縮性であり、電
極が供給されている。電極を有する部分は、（図示する
ように、）残りの部分と一体であるか、あるいは脱着可
能ベースを有して成ってよい。ベースは、場合により僅
かに入れ子状の嵌めによる突合せにより取り付けること
ができる。各部分は、環状リッジを有してよく、適当な
断面形状のＯ−クランプによりこのリッジを一体に保持
できる。そのような構造により、ケーブルに対する封止
に影響を与えずに、クロージャーに容易に再挿入でき
る。
封止する必要があるのは接続部であるので、２本（ま
たはそれ以上の）ケーブルはキャップのベースに入る。
これにより、所望の封止を形成するためのベースの収縮
時に、ベースが最も小さい寸法の構造を採ろうとし、こ
の構造は、隣接するケーブルの周囲で一般に楕円形状と
なるので、封止を形成する場合に問題が生じる。従っ
て、２本のケーブルの凹面状のまたは内曲する組み合わ
せ形状故に、漏れパスが存在する。
この問題点は、アメリカ合衆国特許第4,648,924号
（ノルフ（Nolf））に記載されているように分岐クリッ
プを使用することにより克服できる。そのようなクリッ
プは、周方向に離れたキャップの壁部分をケーブルの間
で一体にすることにより、キャップの開口端で少なくと
も２つの導管部を形成する。
しかしながら、ケーブルの組み合わせた周がキャップ
の出口形状に対応する、即ち、実質的に円形にとなるよ
うにケーブルをすることにより、本発明の物品で優秀な
封止を形成できることが見出された。これは、アメリカ
合衆国特許第4,685,683号（ホール（Hall））に開示さ
れている方法と類似の方法で行うことができる。その場
合、粘度変化する空隙充填組成物を含む可撓性封筒によ
りケーブルと包囲スリーブとの間で分岐封止を形成す
る。
更に、ケーブル間で電気的に加熱される充填片または
分岐クリップを使用することにより形成される封止が、
本発明に関連して優秀な結果をもたらすことが見出され
た。クリップおよび充填片は、ケーブルに損傷を与えず
に望ましい加熱を正確に達成するキャップとして同じ電
源から印加できる。そのようなクリップおよび充填片
は、アメリカ合衆国特許第4,641,009号（ヴァンサン（V
ansant））に記載されている。
シーラントまたは接着剤が流動するのを助長するため
に、イギリス国特許第28704232号などに記載されている
ように、場合により同じ電源から印加できる第２加熱手
段、例えば加熱クリップまたはストリップヒーターテー
プを含むのが好ましいことがある。
そのようなヒーターは、本発明の物品のベースにおい
て分岐ケーブルの周囲に巻き付けることにより、熱活性
接着剤のような封止材料と組み合わせて使用すると、優
秀な分岐封止を形成できることが見出された。ヒーター
の両側に被覆として接着剤を供給しても、あるいは（例
えばストリップの形態で）別に適用してもよい。
更に、本発明は、少なくとも一部分が熱回復性であ
り、導電性ポリマー材料を有して成る物品と組み合わせ
た、上述の任意の１つまたはそれ以上の分岐または封止
方法または製品を提供し、物品は、自体導電性ポリマー
材料から成り、電極を支持する一体に形成された少なく
とも１対の支持手段を有し、支持要素を介して該熱回復
性部分に電流を供給でき、物品の回復の間、該要素は遷
移的状態を吸収するのではなく、実質的に変形しないま
まである。
添付図面を参照して本発明の態様を例により説明す
る。
第１図は、回復性にする膨張前の本発明の物品の側面
図、第２図は、第１図の物品の端面図、第３図は、膨張
後の第１図および第２図の物品の側面図、第４図は、基
材上に回復させた第３図の物品の側面図、第５図および
第６図は、本発明の別の態様の端面図および長手方向側
面図、第７図は、本発明の更にもう１つの態様の端面
図、第8a図および第8b図は、本発明の更に別の態様のそ
れぞれ回復前および回復後の側面図、第9a〜9c図は、本
発明のラップアラウンド物品である。
第１図および第２図は、端部分３および主ボディ部分
５を有して成るチューブ状物品１を示す。物品はブロー
成形により作られている。
端部分３は主ボディ部分５より直径が小さい。２つの
支持要素７は端部分に沿って延び、ボディ部分５に当た
っている。要素７は、圧縮成形により作られ、端部分３
の直径方向に対向する側に沿って延びている。ストリッ
プ形態の銀塗料電極９が各々の支持要素７に沿って延
び、要素７の端を越えて主ボディ部分５に延びている。
第３図は、膨張後の第１図の物品、即ち、本発明の回
復性物品を示す。端部分３のみが膨張されている。
電源13に接続したワニロクリップ11を電極９に取り付
けることにより回復を行う。電極は、要素に沿って電流
を流し、電流は物品の周囲で電極間で流れる。これによ
り物品が加熱され、熱回復が起こる。第４図は、ケーブ
ル基材15に回復した物品を示す。電極は、熱安定要素７
に取り付けられているので、銀塗料の接触の減損または
例えば破壊（例えば割れ）の危険は存在しない。
第５図および第６図は、電極が、物品の表面にあるの
ではなく、物品内に埋設されている別の態様である。
第５図および第６図の態様は第１〜４図の態様と類似
している。しかしながら、この場合、真っすぐなチュー
ブであり、熱安定支持要素７はチューブ状物品の全長に
沿って延びている。電極は、支持フランジ７に埋設され
た銅線であり、表面にある塗料電極ではない。電源13に
接続するために、電極は、端部分３の自由端を越えて少
し延びている（第６図）。電極は、熱安定要素７に埋設
されているので、電極／導電性ポリマー界面における機
械的な応力または動きにより接触抵抗が増加する危険は
ない。
第７図は、別の態様である。この場合、第５図および
第６図の態様と同様に、電極21は熱安定支持要素７内に
埋設されている。しかしながら、要素７は、周囲で不均
一に離れ、小さい周状部分23および大きい周状部分25を
規定する。部分23のみ膨張されて半径方向に熱回復性と
なっている。部分25は熱安定性である。従って、回復時
に部分23のみの構造が変化し、部分23を経由するフラン
ジ７間の長さがより短くなる。部分23だけが導電性とな
るようにすることにより、わずかなの量の回復を得る場
合に、この態様を使用できる。従って、回復させるため
に電流を使用する場合、部分23のみ回復する。もう１つ
の態様では、同様にして大きい部分25のみ回復させるこ
とができる。
第8a図および第8b図はもう１つの態様を示す。この場
合、銀塗料電極27および29は周方向である。電極は、熱
安定周方向部分31および33に塗布され、電源37に接続さ
れる。物品の部分35は半径方向に膨張され、半径方向に
熱回復性となっている。物品を印加すると、部分35は半
径方向に収縮する（第8b図）。熱安定部分31および33は
実質的に変形しないままである。
第9a図〜第9c図は、電極を有するラップアラウンドヒ
ーター用のアレンジメントを示す。２つの半シェル42お
よび44はクロージャー48により接合され、クロージャー
を介してシェルが印加される。銀塗料コンタクトを52で
示す。もう１つの電極56はチューブ状部分の対向側でラ
ップアラウンド部分で埋設されている。第9c図では、ク
ロージャー48により接合された単一のラップアラウンド
部分のみが存在する。双方の電極は、チューブ状部分の
対向側で導電性ポリマー材料内に埋設されている。
第9a図に示す態様では、双方の半シェル42および44は
熱回復性導電性ポリマー材料から成る。もう１つの態様
では、一方の半シェルのみが熱回復性および／または導
電性であってよい。これは、一方側だけが回復し更に／
または加熱されることを意味する。しかしながら、ある
用途ではこれで十分である。更にもう１つの態様では、
一方の半シェルが弾性であり、他方の半シェルが導電性
（場合により熱回復性）であってよい。この場合、弾性
半シェルにより物品が押しやられて基材と接触し、導電
性半シェルは必要な熱をもたらすことができる。また、
３つの半シェルを２つ以上の部分により置換する、即
ち、多数のセグメントを使用してよい。いずれの場合で
も、セグメントは同じまたは異なる寸法であってよい。
【図面の簡単な説明】
第１図は、回復性にする膨張前の本発明の物品の側面
図、第２図は、第１図の物品の端面図、第３図は、膨張
後の第１図および第２図の物品の側面図、第４図は、基
材上に回復させた第３図の物品の側面図、第５図および
第６図は、本発明の別の態様の端面図および長手方向側
面図、第７図は、本発明の更にもう１つの態様の端面
図、第8a図および第8b図は、本発明の更に別の態様のそ
れぞれ回復前および回復後の側面図、第9a〜9c図は、本
発明のラップアラウンド物品である。 １……チューブ状物品、３……端部分、 ５……主ボディ部分、７……支持要素、９……電極、 11……クリップ、13……電源、15……基材、 21……電極、23……小さい部分、 25……大きい部分、27,29……電極、 31,33……熱安定部分、35……回復性部分、 37……電源、42,44……半シェル、 48……クロージャー、52……コンタクト、 56……電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ８７２９１１９ (32)優先日 1987年12月14日 (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (31)優先権主張番号 ８８１０５２２．６ (32)優先日 1988年５月４日 (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (72)発明者 スティーブン・マイケル・ベイグリー イギリス国イングランド、ウイルトシャ ー、エヌエス３・６エヌイー、スウィン ドン、ライデン、リッジ・ネザー・ムー ア 104番 (72)発明者 ジョージ・マイケル・ジョン・ガンスビ ューラー イギリス国イングランド、ウイルトシャ ー、スウィンドン、ライデン、オーステ ン・クレセント １番 (72)発明者 リチャード・ジョン・ペネック イギリス国イングランド、グロスターシ ャー・ジーエル７・３ビーティー、レッ チレード、ウェストウェイ ２番 トリ ーブ

Claims (24)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも一部分が熱回復性であり、導電
    性ポリマー材料および電極を支持するために一体に形成
    されて間隔を隔てて離れた少なくとも２つの支持要素を
    有して成る物品であって、各々の該支持要素は （ａ）電極を支持し、電極が反対の極となるように印加
    されると、要素を介して該熱回復性部分に電流が流れて
    回復が起こるように導電性ポリマー材料から成り、ま
    た、 （ｂ）物品の回復の間、実質的に変形しないままである
    物品。
  2. 【請求項２】断面が開いているか、または閉じているチ
    ューブ状である特許請求の範囲第１項記載の物品。
  3. 【請求項３】電極が上または中で支持され印加される
    と、チューブの周方向で電流が流れるように支持要素が
    配置されている特許請求の範囲第２項記載の物品。
  4. 【請求項４】少なくとも２つの独立した電流パスでチュ
    ーブの周方向で電流が流れるように、要素および物品が
    配置されている特許請求の範囲第３項記載の物品。
  5. 【請求項５】各々の電流パスにおいて物品の少なくとも
    一部分は熱回復性であり、導電性ポリマー材料から成る
    特許請求の範囲第４項記載の物品。
  6. 【請求項６】物品の小さいまたは大きい周状部分は、導
    電性であり、場合により熱回復性でもある特許請求の範
    囲第２項記載の物品。
  7. 【請求項７】支持要素はチューブの長手方向に延びてい
    る長尺フランジから成る特許請求の範囲第１〜６項のい
    ずれかに記載の物品。
  8. 【請求項８】物品の小さいまたは大きい周状部分は、２
    つの長手方向フランジにより境界付けられている特許請
    求の範囲第６項または第７項記載の物品。
  9. 【請求項９】チューブの直径方向に対向する側に２つの
    支持要素が存在するか、あるいはチューブの直径方向に
    対向する側に２つの支持要素が複数組存在する特許請求
    の範囲第７項記載の物品。
  10. 【請求項１０】長尺フランジは、チューブの長手方向に
    沿って一部分で延びている特許請求の範囲第７〜９項の
    いずれかに記載の物品。
  11. 【請求項１１】熱回復性部分は、半径方向に熱収縮性で
    ある特許請求の範囲第１〜10項のいずれかに記載の物
    品。
  12. 【請求項１２】チューブ状であり、チューブのある長手
    方向部分のみが熱回復性である特許請求の範囲第１〜11
    項のいずれかに記載の物品。
  13. 【請求項１３】要素上で支持される電極を更に有して成
    る特許請求の範囲第１〜12項のいずれかに記載の物品。
  14. 【請求項１４】電極は支持要素の端を越えて物品の残り
    の部分に延びている特許請求の範囲第13項記載の物品。
  15. 【請求項１５】電極の少なくとも一方の端は、導電性ポ
    リマー材料のボディ内で終端している特許請求の範囲第
    14項記載の物品。
  16. 【請求項１６】物品の電流に対する抵抗は、電極の主部
    分の長さ方向沿った部分より該電極端部において大きい
    特許請求の範囲第15項記載の物品。
  17. 【請求項１７】該電極端部に隣接する領域における物品
    の抵抗率は、電極の主部分に隣接する領域より大きい特
    許請求の範囲第15項または第16項記載の物品。
  18. 【請求項１８】（１）熱回復性であり、また、 （２）（ｉ）導電性ポリマーから成る要素、および （ii）電源に接続して導電性ポリマー要素に電流を流す
    ことができ、それにより、物品の回復をもたらす熱を発
    生する２つの電極 を有して成る 物品であって、 導電性ポリマー要素の一部分であり、物品の非拘束回復
    の間、形状が実質的に変化しない物品の一領域を介して
    のみ少なくとも１つの電極が導電性ポリマー要素と接触
    する物品。
  19. 【請求項１９】非拘束回復の間、形状が実質的に変化し
    ない物品の該領域を提供する支持要素を有して成る特許
    請求の範囲第18項記載の物品。
  20. 【請求項２０】導電性ポリマー要素の一部分を構成し、
    物品の非拘束回復の間、形状が実質的に変化しない支持
    要素を介して、各電極が導電性ポリマー要素と接触する
    特許請求の範囲第18項または第19項記載の物品。
  21. 【請求項２１】各電極は、該支持要素を介してのみ導電
    性ポリマー要素と接触する特許請求の範囲第20項記載の
    物品。
  22. 【請求項２２】導電性ポリマー要素は、支持要素間に位
    置し、熱回復性である中央部分を有して成る特許請求の
    範囲第20項または第21項記載の物品。
  23. 【請求項２３】各電極は熱回復性ではなく、導電性ポリ
    マーから成らず、中央導電性ポリマー部分に取り付けら
    れ、また、物品の回復時に回復する熱回復性部分を有し
    て成る特許請求の範囲第18〜22項のいずれかに記載の物
    品。
  24. 【請求項２４】導電性ポリマー要素が一体である特許請
    求の範囲第18〜23項のいずれかに記載の物品。
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