JPH08339904A - 正の温度係数組成物 - Google Patents
正の温度係数組成物Info
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- JPH08339904A JPH08339904A JP5334696A JP5334696A JPH08339904A JP H08339904 A JPH08339904 A JP H08339904A JP 5334696 A JP5334696 A JP 5334696A JP 5334696 A JP5334696 A JP 5334696A JP H08339904 A JPH08339904 A JP H08339904A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 正の温度係数組成物であり、特に自動車用ミ
ラー・ヒーターに好適な組成物を提供すること。 【解決手段】 組成物全体に対して、１０〜３０重量％
の導電相と、１０〜４０重量％の塩素化した無水マレイ
ン酸グラフト・ポリプロピレン樹脂と、８０〜３０重量
％の有機溶媒とを備えることを特徴とする、正の温度係
数組成物。
ラー・ヒーターに好適な組成物を提供すること。 【解決手段】 組成物全体に対して、１０〜３０重量％
の導電相と、１０〜４０重量％の塩素化した無水マレイ
ン酸グラフト・ポリプロピレン樹脂と、８０〜３０重量
％の有機溶媒とを備えることを特徴とする、正の温度係
数組成物。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、正の温度係数組成
物(positive temperature coefficient composition)
を、特に自動車用ミラー・ヒーターに好適な組成物、お
よび該組成物を備えることを特徴とするシートおよび自
己調節型熱ミラー集成装置に関する。
物(positive temperature coefficient composition)
を、特に自動車用ミラー・ヒーターに好適な組成物、お
よび該組成物を備えることを特徴とするシートおよび自
己調節型熱ミラー集成装置に関する。
【０００２】なお、本明細書の記述は本件出願の優先権
の基礎たる米国特許出願第０８／４０１，５３６号（１
９９５年３月１０日出願）の明細書の記載に基づくもの
であって、当該米国特許出願の番号を参照することによ
って当該米国特許出願の明細書の記載内容が本明細書の
一部分を構成するものとする。
の基礎たる米国特許出願第０８／４０１，５３６号（１
９９５年３月１０日出願）の明細書の記載に基づくもの
であって、当該米国特許出願の番号を参照することによ
って当該米国特許出願の明細書の記載内容が本明細書の
一部分を構成するものとする。
【０００３】
【従来の技術】当業界では、しばしば、導電性ポリマー
の電気的特性が、特にそれら自身の温度に依存するこ
と、および、極めて一部の導電性ポリマーがＰＴＣ（po
sitive temperature coefficient；正の温度係数）挙動
として知られている挙動、すなわち特定の温度におい
て、あるいは特定の温度範囲にわたって抵抗率(resisti
vity) の急速な増加を示すことが知られている。『スイ
ッチング温度(switching temperature) 』（Ｔｓ）とい
う用語は、上記の急速な増加が起こる温度を表すのに用
いられる。この増加がある温度範囲において起こる場合
（よくあることだが）、Ｔｓは簡便的に、温度に対する
抵抗率の対数プロットの実質的に直線な部分の延長線
（上記範囲の上方と下方）が交わる温度として表すこと
ができる。ＰＴＣポリマーの抵抗(resistance)は、温度
がＴｓを越えて上昇するに従って増加し続け、やがてピ
ーク温度と呼ばれる温度において最高点（ピーク抵抗と
呼ばれる）に達する。これ以降、抵抗は多少急速に減少
する。
の電気的特性が、特にそれら自身の温度に依存するこ
と、および、極めて一部の導電性ポリマーがＰＴＣ（po
sitive temperature coefficient；正の温度係数）挙動
として知られている挙動、すなわち特定の温度におい
て、あるいは特定の温度範囲にわたって抵抗率(resisti
vity) の急速な増加を示すことが知られている。『スイ
ッチング温度(switching temperature) 』（Ｔｓ）とい
う用語は、上記の急速な増加が起こる温度を表すのに用
いられる。この増加がある温度範囲において起こる場合
（よくあることだが）、Ｔｓは簡便的に、温度に対する
抵抗率の対数プロットの実質的に直線な部分の延長線
（上記範囲の上方と下方）が交わる温度として表すこと
ができる。ＰＴＣポリマーの抵抗(resistance)は、温度
がＴｓを越えて上昇するに従って増加し続け、やがてピ
ーク温度と呼ばれる温度において最高点（ピーク抵抗と
呼ばれる）に達する。これ以降、抵抗は多少急速に減少
する。
【０００４】ＰＴＣ挙動を示す材料は、回路を流れる電
流の大きさ(size)が、その回路を形成しているＰＴＣ要
素(PTC element) の温度により調節されるような、多く
の用途において有用である。実用上の目的に対しては、
これは、材料のＴｓが約−１００℃〜約２５０℃との間
になければならないこと、および該材料のＴｓ未満の温
度における体積抵抗率が約２．５〜約１０5 オーム・ｃ
ｍでなければならないことを意味する。この抵抗率の下
限は、ＰＴＣ要素がＴｓより高い温度において絶縁体で
なければならない、という要件に基づく。要素のＴｓ未
満での抵抗率が２．５オーム・ｃｍ未満である場合、例
え抵抗率がＴｓ周辺またはＴｓ以上に増加した後だとし
ても、その抵抗率は十分に高いものではない。この抵抗
率の上限は、ＰＴＣ要素がＴｓ未満の温度において導体
でなければならない、という要件に基づく。これらの抵
抗率の限定の実用上の効果は、導電性充填剤の非常に高
い、あるいは非常に低い負荷(loadings)を有する導電性
ポリマーを考慮から除外することである。ＰＴＣ材料に
対するもう一つの実用上の要件は、抵抗のＴｓを越える
増加が十分に高く、ヒーター（またはその他の装置）が
比較的限られた温度増加により電気導体から電気絶縁体
へと有効に転換される程度でなければならないことであ
る。この要件を簡便に表現すると、材料が少なくとも
２．０のＲ14値または少なくとも６のＲ100 値を有し、
好ましくは少なくとも４のＲ30値を有する、ということ
である［但し、Ｒ14は、１４℃領域(14 ℃ range) （抵
抗率において、最もシャープな増加を示す）の終点およ
び始点における抵抗率の比率であり、Ｒ100 は、１００
℃領域(100℃ range) （抵抗率において、最もシャープ
な増加を示す）の終点および始点における抵抗率の比率
であり、Ｒ30値は３０℃領域(30 ℃ range) （抵抗率に
おいて、最もシャープな増加を示す）の終点および始点
における抵抗率の比率である］。大部分のＰＴＣ材料に
対するさらにもう一つの実用上の要件は、それらの材料
が、熱サイクル［材料をＴｓ未満の温度からＴｓを越え
る温度（ただし、ピーク温度を下回らない）まで加熱す
る工程と、続いてＴｓ未満の温度まで冷却する工程とを
備える］に繰り返し供された場合に、Ｔｓが実質的に一
定のままで、有用なＰＴＣ挙動を示し続けることであ
る。さらに、ピーク抵抗の、Ｔｓでの抵抗に対する比率
が少なくとも１０：１であることも好ましい。上記か
ら、特性要件が、充填剤およびポリマーの注意深い選択
により達成されて、有用なＰＴＣ組成物が得られること
がわかる。
流の大きさ(size)が、その回路を形成しているＰＴＣ要
素(PTC element) の温度により調節されるような、多く
の用途において有用である。実用上の目的に対しては、
これは、材料のＴｓが約−１００℃〜約２５０℃との間
になければならないこと、および該材料のＴｓ未満の温
度における体積抵抗率が約２．５〜約１０5 オーム・ｃ
ｍでなければならないことを意味する。この抵抗率の下
限は、ＰＴＣ要素がＴｓより高い温度において絶縁体で
なければならない、という要件に基づく。要素のＴｓ未
満での抵抗率が２．５オーム・ｃｍ未満である場合、例
え抵抗率がＴｓ周辺またはＴｓ以上に増加した後だとし
ても、その抵抗率は十分に高いものではない。この抵抗
率の上限は、ＰＴＣ要素がＴｓ未満の温度において導体
でなければならない、という要件に基づく。これらの抵
抗率の限定の実用上の効果は、導電性充填剤の非常に高
い、あるいは非常に低い負荷(loadings)を有する導電性
ポリマーを考慮から除外することである。ＰＴＣ材料に
対するもう一つの実用上の要件は、抵抗のＴｓを越える
増加が十分に高く、ヒーター（またはその他の装置）が
比較的限られた温度増加により電気導体から電気絶縁体
へと有効に転換される程度でなければならないことであ
る。この要件を簡便に表現すると、材料が少なくとも
２．０のＲ14値または少なくとも６のＲ100 値を有し、
好ましくは少なくとも４のＲ30値を有する、ということ
である［但し、Ｒ14は、１４℃領域(14 ℃ range) （抵
抗率において、最もシャープな増加を示す）の終点およ
び始点における抵抗率の比率であり、Ｒ100 は、１００
℃領域(100℃ range) （抵抗率において、最もシャープ
な増加を示す）の終点および始点における抵抗率の比率
であり、Ｒ30値は３０℃領域(30 ℃ range) （抵抗率に
おいて、最もシャープな増加を示す）の終点および始点
における抵抗率の比率である］。大部分のＰＴＣ材料に
対するさらにもう一つの実用上の要件は、それらの材料
が、熱サイクル［材料をＴｓ未満の温度からＴｓを越え
る温度（ただし、ピーク温度を下回らない）まで加熱す
る工程と、続いてＴｓ未満の温度まで冷却する工程とを
備える］に繰り返し供された場合に、Ｔｓが実質的に一
定のままで、有用なＰＴＣ挙動を示し続けることであ
る。さらに、ピーク抵抗の、Ｔｓでの抵抗に対する比率
が少なくとも１０：１であることも好ましい。上記か
ら、特性要件が、充填剤およびポリマーの注意深い選択
により達成されて、有用なＰＴＣ組成物が得られること
がわかる。
【０００５】ＰＴＣ挙動を示す導電性ポリマー組成物お
よびそれらを備える電気装置は、周知である。例えば、
米国特許第5,206,482 号(Smuckler)、同第5,181,006 号
(Shafe et al.)、同第5,174,924 号(Yamada et al.) 、
同第5,093,036 号(Shafe etal.)、同第4,935,156 号(va
n Konynenburg et al.)、同第4,818,439 号(Blackledge
et al.) 、同第4,591,700 号(Sopory)、同第4,560,524
号(Smuckler)、同第4,426,633 号(Taylor)、同第4,40
0,614 号(Sopory)、同第4,388,607 号(Toy etal.)、同
第4,237,441 号(van Konynenburg et al.)、同第4,124,
747 号(Murer et al.)、およびJ. Meyer in Polymer E
ngineering and Science（1973年11月、No.6、462 〜46
8 頁）を参照してもよい。
よびそれらを備える電気装置は、周知である。例えば、
米国特許第5,206,482 号(Smuckler)、同第5,181,006 号
(Shafe et al.)、同第5,174,924 号(Yamada et al.) 、
同第5,093,036 号(Shafe etal.)、同第4,935,156 号(va
n Konynenburg et al.)、同第4,818,439 号(Blackledge
et al.) 、同第4,591,700 号(Sopory)、同第4,560,524
号(Smuckler)、同第4,426,633 号(Taylor)、同第4,40
0,614 号(Sopory)、同第4,388,607 号(Toy etal.)、同
第4,237,441 号(van Konynenburg et al.)、同第4,124,
747 号(Murer et al.)、およびJ. Meyer in Polymer E
ngineering and Science（1973年11月、No.6、462 〜46
8 頁）を参照してもよい。
【０００６】上記の特許は、結晶性または半結晶性ポリ
マーを要件とするものであり、本発明のポリマーのよう
な非晶性ポリマーは必要としない。当業界では、結晶性
の特徴がＰＴＣ組成物の自己調節性の観点(aspect)から
重要であることが教示されている。すなわち、結晶溶融
温度は、スイッチング温度、およびＰＴＣ特性が示され
る温度範囲に影響を与える。
マーを要件とするものであり、本発明のポリマーのよう
な非晶性ポリマーは必要としない。当業界では、結晶性
の特徴がＰＴＣ組成物の自己調節性の観点(aspect)から
重要であることが教示されている。すなわち、結晶溶融
温度は、スイッチング温度、およびＰＴＣ特性が示され
る温度範囲に影響を与える。
【０００７】さらに、米国特許第4,857,880 号(Au et a
l.) 、同第4,775,778 号(van Konynenburg et al.)、同
第4,727,417 号(Au et al.) 、同第4,658,121 号(Horsm
a etal.) 、同第4,560,498 号(Horsma et al.) 、同第
4,534,889 号(van Konynenburg et al.)、および英国特
許第1,604,735 号(Raychem Corporation) を参照された
い。
l.) 、同第4,775,778 号(van Konynenburg et al.)、同
第4,727,417 号(Au et al.) 、同第4,658,121 号(Horsm
a etal.) 、同第4,560,498 号(Horsma et al.) 、同第
4,534,889 号(van Konynenburg et al.)、および英国特
許第1,604,735 号(Raychem Corporation) を参照された
い。
【０００８】このグループの特許は、架橋ポリマーを要
件とし、本発明のポリマーのような非架橋ポリマーは必
要としない。このグループは、架橋が、臨界的な『熱領
域(hot zone)』（すなわち、ＰＴＣ挙動が示される温度
範囲）におけるポリマーの安定性を高めるのに必要であ
ることを教示している。
件とし、本発明のポリマーのような非架橋ポリマーは必
要としない。このグループは、架橋が、臨界的な『熱領
域(hot zone)』（すなわち、ＰＴＣ挙動が示される温度
範囲）におけるポリマーの安定性を高めるのに必要であ
ることを教示している。
【０００９】米国特許第5,198,639 号(Smuckler)および
米国特許第4,774,024 号(Deep et al.) は、それぞれ
『ポリマー基質（マトリックス）』および『ポリマー成
分』を含有する組成物を開示している。この２つの特許
は、ポリマー成分および導電性充填剤に加えて、さら
に、溶媒ではなく、かつＰＴＣ組成物に残存する材料を
要件としている。Smucklerは、最終的なＰＴＣ組成物に
おいて、約１５０°未満という特徴的な結晶溶融温度を
有するポリマー混和性でモノマー性の結晶性有機化合物
を要件としており、この化合物は、飽和炭化水素、有機
酸およびアルコールからなる群から選ばれる。提案され
た配合物を乾燥した後に得られる最終的なＰＴＣ組成物
は、本発明において開示されているモノマー性有機化合
物または如何なる同等の結晶化度を含有しない。Deepは
さらに、アーク調節剤、および有機ケイ素化合物、ステ
アリン酸塩またはチタン酸塩を備える滑剤またはカップ
リング剤の成分を要件とする。本発明の組成物には、こ
れらの成分のいずれも見出されない。
米国特許第4,774,024 号(Deep et al.) は、それぞれ
『ポリマー基質（マトリックス）』および『ポリマー成
分』を含有する組成物を開示している。この２つの特許
は、ポリマー成分および導電性充填剤に加えて、さら
に、溶媒ではなく、かつＰＴＣ組成物に残存する材料を
要件としている。Smucklerは、最終的なＰＴＣ組成物に
おいて、約１５０°未満という特徴的な結晶溶融温度を
有するポリマー混和性でモノマー性の結晶性有機化合物
を要件としており、この化合物は、飽和炭化水素、有機
酸およびアルコールからなる群から選ばれる。提案され
た配合物を乾燥した後に得られる最終的なＰＴＣ組成物
は、本発明において開示されているモノマー性有機化合
物または如何なる同等の結晶化度を含有しない。Deepは
さらに、アーク調節剤、および有機ケイ素化合物、ステ
アリン酸塩またはチタン酸塩を備える滑剤またはカップ
リング剤の成分を要件とする。本発明の組成物には、こ
れらの成分のいずれも見出されない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、上記の要件および特性を満足するＰＴＣ材料であ
り、特に自動車用ミラー・ヒーター等の消費製品におけ
る使用に有用なＰＴＣ材料、および該ＰＴＣ材料を備え
るシートおよび自己調節型熱ミラー集成装置を提供する
ことを目的とする。
は、上記の要件および特性を満足するＰＴＣ材料であ
り、特に自動車用ミラー・ヒーター等の消費製品におけ
る使用に有用なＰＴＣ材料、および該ＰＴＣ材料を備え
るシートおよび自己調節型熱ミラー集成装置を提供する
ことを目的とする。
【００１１】
（１）上記の課題を解決するために、本発明の第１の形
態による正の温度係数組成物は、組成物全体に対して、
１０〜３０重量％の導電相と、１０〜４０重量％の塩素
化した無水マレイン酸グラフト・ポリプロピレン樹脂
と、８０〜３０重量％の上記樹脂を溶解可能な有機媒体
とを備えることを特徴とする。
態による正の温度係数組成物は、組成物全体に対して、
１０〜３０重量％の導電相と、１０〜４０重量％の塩素
化した無水マレイン酸グラフト・ポリプロピレン樹脂
と、８０〜３０重量％の上記樹脂を溶解可能な有機媒体
とを備えることを特徴とする。
【００１２】（２）上記（１）の組成物において、上記
導電相が、１００ｃｃ／１００ｇカーボンブラック未満
のジブチルフタレート吸収を有するカーボンブラックで
あってもよい。
導電相が、１００ｃｃ／１００ｇカーボンブラック未満
のジブチルフタレート吸収を有するカーボンブラックで
あってもよい。
【００１３】（３）上記（１）の組成物において、さら
に２〜２０重量％の塩素化した無水マレイン酸グラフト
・ポリプロピレン樹脂を備えていてもよい。
に２〜２０重量％の塩素化した無水マレイン酸グラフト
・ポリプロピレン樹脂を備えていてもよい。
【００１４】（４）本発明の第２の形態によるシート
は、組成物全体に対して、１０〜３０重量％の導電相
と、１０〜４０重量％の塩素化した無水マレイン酸グラ
フト・ポリプロピレン樹脂と、８０〜３０重量％の上記
樹脂を溶解可能な有機媒体とを備える組成物のキャスト
層を備えるシートであって、前記組成物が加熱されて揮
発性有機媒体を除去していることを特徴とする。
は、組成物全体に対して、１０〜３０重量％の導電相
と、１０〜４０重量％の塩素化した無水マレイン酸グラ
フト・ポリプロピレン樹脂と、８０〜３０重量％の上記
樹脂を溶解可能な有機媒体とを備える組成物のキャスト
層を備えるシートであって、前記組成物が加熱されて揮
発性有機媒体を除去していることを特徴とする。
【００１５】（５）本発明の第３の形態による自己調節
型の熱ミラー集成装置(heated mirror assembly)は、 ａ）反射ミラーと、 ｂ）組成物全体に対して、１０〜３０重量％の導電相
と、１０〜４０重量％の塩素化した無水マレイン酸グラ
フト・ポリプロピレン樹脂と、８０〜３０重量％の前記
樹脂を溶解可能な有機媒体とを備える正の温度係数組成
物であって、該組成物が加熱されて揮発性有機媒体を除
去していることを特徴とする組成物と、 ｃ）間隔をおいて設けられた電極であり、電源に接続さ
れて該電極間に電流を流すことを特徴とする電極とを備
えることを特徴とする。
型の熱ミラー集成装置(heated mirror assembly)は、 ａ）反射ミラーと、 ｂ）組成物全体に対して、１０〜３０重量％の導電相
と、１０〜４０重量％の塩素化した無水マレイン酸グラ
フト・ポリプロピレン樹脂と、８０〜３０重量％の前記
樹脂を溶解可能な有機媒体とを備える正の温度係数組成
物であって、該組成物が加熱されて揮発性有機媒体を除
去していることを特徴とする組成物と、 ｃ）間隔をおいて設けられた電極であり、電源に接続さ
れて該電極間に電流を流すことを特徴とする電極とを備
えることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】Ｉ．導電相 本組成物は、カーボンブラック、グラファイト等の導電
性充填剤を、充填剤の結合剤に対する重量比として約５
０／１００〜３００／１００で、あるいは組成物全体に
対して１０〜３０重量％で含有して、導電性フィルムを
付与する。好ましい微粒子状の充填剤はカーボンブラッ
クである。本発明の多くの装置、特に自己制御型ヒータ
ーにとって好ましいブラックは低次構造を有するブラッ
クである。低次構造のカーボンブラックは、小さな一次
凝集体からなり、密なパッケージングを可能にする。高
次構造のカーボンブラックは、一般に、さらに導電性が
高く、溶液中でより高い粘度を付与する。低次構造を定
量するのに用いられる通常の試験は、ジブチルフタレー
ト（ＤＢＰ）油の吸収であり、カーボンブラック１００
ｇ当たりに吸収される油の体積（ｃｃ）で測定される。
したがって、カーボンブラックは、１００ｃｃ／１００
ｇ（カーボンブラック）未満のＤＢＰ吸収を有する。好
ましいカーボンブラックは、カボット・モナーク(Cabot
Monarch)(登録商標；Cabot Corporation より入手可
能）１２０（ＤＢＰ吸収が７２）である。この組成物の
２５ミクロン厚のフィルムは、乾燥状態において電気抵
抗が約１〜５０ｋオームであり、好ましくは５〜２０ｋ
オームである。選択されるブラックの種類は組成物の抵
抗率／温度特性に影響する。本発明で使用されるカーボ
ンブラックのその他の種類としてはファーネス・ブラッ
クおよびアセチレン・ブラックが挙げられるが、さら
に、それ程導電性が高くない熱加工ブラックおよびチャ
ンネル加工ブラックも使用可能である。銀などの導電性
充填剤を用いてもよい。
性充填剤を、充填剤の結合剤に対する重量比として約５
０／１００〜３００／１００で、あるいは組成物全体に
対して１０〜３０重量％で含有して、導電性フィルムを
付与する。好ましい微粒子状の充填剤はカーボンブラッ
クである。本発明の多くの装置、特に自己制御型ヒータ
ーにとって好ましいブラックは低次構造を有するブラッ
クである。低次構造のカーボンブラックは、小さな一次
凝集体からなり、密なパッケージングを可能にする。高
次構造のカーボンブラックは、一般に、さらに導電性が
高く、溶液中でより高い粘度を付与する。低次構造を定
量するのに用いられる通常の試験は、ジブチルフタレー
ト（ＤＢＰ）油の吸収であり、カーボンブラック１００
ｇ当たりに吸収される油の体積（ｃｃ）で測定される。
したがって、カーボンブラックは、１００ｃｃ／１００
ｇ（カーボンブラック）未満のＤＢＰ吸収を有する。好
ましいカーボンブラックは、カボット・モナーク(Cabot
Monarch)(登録商標；Cabot Corporation より入手可
能）１２０（ＤＢＰ吸収が７２）である。この組成物の
２５ミクロン厚のフィルムは、乾燥状態において電気抵
抗が約１〜５０ｋオームであり、好ましくは５〜２０ｋ
オームである。選択されるブラックの種類は組成物の抵
抗率／温度特性に影響する。本発明で使用されるカーボ
ンブラックのその他の種類としてはファーネス・ブラッ
クおよびアセチレン・ブラックが挙げられるが、さら
に、それ程導電性が高くない熱加工ブラックおよびチャ
ンネル加工ブラックも使用可能である。銀などの導電性
充填剤を用いてもよい。
【００１７】II．ポリマー ポリマー層の特徴は、そのポリマーが天然の状態では実
質的に非結晶性かつ非架橋であることである。ここで用
いられるように、『非結晶性』という用語は、Ｘ線回析
により決定される結晶化度が約０％以下であるポリマー
について言及するものである。本発明では、組成物全体
に対して約１０〜４０重量％のポリマーが存在する。本
発明の好ましいポリマーはハイパロン(Hypalon) ［登録
商標；E.I.du Pont de Nemours and Company (Wilmingt
on, DE) 製］ＣＰ８２６であるが、如何なる塩素化した
無水マレイン酸グラフト・ポリプロピレン樹脂を用いて
もよい。最初の組成物を形成するために添加されるポリ
マーに加えて、さらに２〜２０重量％のハイパロン媒体
（溶媒中に溶解したハイパロン）をその組成物に添加し
て、抵抗率の値を熱ミラー設計の要件を満足するレベル
まで高めてもよい。例えば、所望されるミラー回路の出
発抵抗が４オームであり、かつ寸法が５インチ×１５イ
ンチである場合には、ＰＴＣカーボンのある特定の抵抗
性値のみが、これらの要件を満足する。それとバランス
を保って、特定のレベルのＰＴＣ活性を有すること、す
なわち、それが如何に迅速に『遮断(shut off)』、ある
いは自己調温(self-thermostat) するか、が望まれる。
抵抗率が高くなる程、ＴＣＲは高くなる。したがって、
ＰＴＣ効果はより強力になる。ハイパロン媒体における
ハイパロンの、溶媒に対する好ましい比率は、２０／８
０であるが、ハイパロン成分は１０〜４０重量％の範囲
内であってもよい。
質的に非結晶性かつ非架橋であることである。ここで用
いられるように、『非結晶性』という用語は、Ｘ線回析
により決定される結晶化度が約０％以下であるポリマー
について言及するものである。本発明では、組成物全体
に対して約１０〜４０重量％のポリマーが存在する。本
発明の好ましいポリマーはハイパロン(Hypalon) ［登録
商標；E.I.du Pont de Nemours and Company (Wilmingt
on, DE) 製］ＣＰ８２６であるが、如何なる塩素化した
無水マレイン酸グラフト・ポリプロピレン樹脂を用いて
もよい。最初の組成物を形成するために添加されるポリ
マーに加えて、さらに２〜２０重量％のハイパロン媒体
（溶媒中に溶解したハイパロン）をその組成物に添加し
て、抵抗率の値を熱ミラー設計の要件を満足するレベル
まで高めてもよい。例えば、所望されるミラー回路の出
発抵抗が４オームであり、かつ寸法が５インチ×１５イ
ンチである場合には、ＰＴＣカーボンのある特定の抵抗
性値のみが、これらの要件を満足する。それとバランス
を保って、特定のレベルのＰＴＣ活性を有すること、す
なわち、それが如何に迅速に『遮断(shut off)』、ある
いは自己調温(self-thermostat) するか、が望まれる。
抵抗率が高くなる程、ＴＣＲは高くなる。したがって、
ＰＴＣ効果はより強力になる。ハイパロン媒体における
ハイパロンの、溶媒に対する好ましい比率は、２０／８
０であるが、ハイパロン成分は１０〜４０重量％の範囲
内であってもよい。
【００１８】III.有機媒体 無機粒子を、機械的混合により、本質的に不活性な液体
媒体（ビヒクル）と混合する。次いで、この混合物を三
本ロールミルにかけて、該粒子の適切な分散を確実に達
成して、スクリーン印刷に好適な稠度（コンシステンシ
ー）およびレオロジーを有するペースト状の組成物を形
成する。後者は、慣用の方法により、慣用の誘電基体上
に『厚膜(thick film)』として印刷される。
媒体（ビヒクル）と混合する。次いで、この混合物を三
本ロールミルにかけて、該粒子の適切な分散を確実に達
成して、スクリーン印刷に好適な稠度（コンシステンシ
ー）およびレオロジーを有するペースト状の組成物を形
成する。後者は、慣用の方法により、慣用の誘電基体上
に『厚膜(thick film)』として印刷される。
【００１９】ポリマーが十分に溶解されるものである限
り、如何なる有機不活性液体をビヒクルの溶媒として用
いてもよい。ここにおいて『可溶化(solubilize)』と
は、物質が液体と混合して均一な系または溶液を生成す
る程度として定義される。種々の有機液体を（増粘剤お
よび／または安定化剤および／またはその他の常用の添
加剤を一緒に用いて、あるいはそれらを用いずに）ビヒ
クルとして用いてもよい。用いうる有機液体の例として
は、例えばジブチルカルビトールまたはベータ−テルピ
ネオールが挙げられる。
り、如何なる有機不活性液体をビヒクルの溶媒として用
いてもよい。ここにおいて『可溶化(solubilize)』と
は、物質が液体と混合して均一な系または溶液を生成す
る程度として定義される。種々の有機液体を（増粘剤お
よび／または安定化剤および／またはその他の常用の添
加剤を一緒に用いて、あるいはそれらを用いずに）ビヒ
クルとして用いてもよい。用いうる有機液体の例として
は、例えばジブチルカルビトールまたはベータ−テルピ
ネオールが挙げられる。
【００２０】
【実施例】以下の実施例の組成物、抵抗の温度係数(Tem
perature Coefficient of Resistance；ＴＣＲ）の値、
および抵抗率は後記の表１にまとめて示す。
perature Coefficient of Resistance；ＴＣＲ）の値、
および抵抗率は後記の表１にまとめて示す。
【００２１】実施例１ ２０．０グラムのハイパロン（登録商標）８２６樹脂
を、８０．０グラムのジブチルカルビトール／ベータ−
テルピネオールの５０／５０（重量）混合物に溶解し
た。この混合物を約８０℃で３時間にわたって加熱し、
淡黄色の均一な溶液を得た。この溶液を約１時間にわた
って冷却した。この時点で、２０．０グラムのモナーク
１２０カーボン粉末(Cabot Corporationより入手可能）
を、８０．０グラムの上記ハイパロン溶液に添加し、３
０分間にわたって混合した。この混合物を、２００ＰＳ
Ｉの圧力下で３本ロール・ミルに１サイクルかけた。以
後の全ての作業において、上記抵抗ペースト(resistive
paste) の１０グラムを用いた。
を、８０．０グラムのジブチルカルビトール／ベータ−
テルピネオールの５０／５０（重量）混合物に溶解し
た。この混合物を約８０℃で３時間にわたって加熱し、
淡黄色の均一な溶液を得た。この溶液を約１時間にわた
って冷却した。この時点で、２０．０グラムのモナーク
１２０カーボン粉末(Cabot Corporationより入手可能）
を、８０．０グラムの上記ハイパロン溶液に添加し、３
０分間にわたって混合した。この混合物を、２００ＰＳ
Ｉの圧力下で３本ロール・ミルに１サイクルかけた。以
後の全ての作業において、上記抵抗ペースト(resistive
paste) の１０グラムを用いた。
【００２２】得られた厚膜抵抗インク(thick film resi
stive ink)を、スクリーン印刷法により、５ミル厚のポ
リエステル基体［マイラー(MYLAR) （登録商標）；E.I.
du Pont de Nemours and Company製］上に塗布した。ポ
リエステル基体（例えば５０２５等）上における使用に
好適な高導電性ポリマー厚膜導体を印刷した後、オーブ
ン中で１３０℃で５分間にわたって硬化した。続いて、
抵抗ペーストを銀インクの端部(edges) 上に印刷し、１
３０℃で５分にわたって硬化した。試験部分(test par
t) を印刷して、カーボン・ペーストの抵抗／抵抗率を
２５℃および１２５℃において測定した。初期の抵抗率
の値（２５℃）は０．９５ｋオーム／ｓｑ．であり（許
容可能なｋオーム／ｓｑ．は約１〜６０ｋオーム／ｓ
ｑ．の範囲内である）、１２５℃におけるＴＣＲ値は２
２５００ｐｐｍ／℃であった。ＰＴＣ効果を示さないカ
ーボン・インクの典型的なＴＣＲ値は、ＨＴＣＲの５０
〜６０００である。２２５００という値は、２５℃にお
ける抵抗と比較して、高い温度における抵抗が著しく増
加したことを示す。
stive ink)を、スクリーン印刷法により、５ミル厚のポ
リエステル基体［マイラー(MYLAR) （登録商標）；E.I.
du Pont de Nemours and Company製］上に塗布した。ポ
リエステル基体（例えば５０２５等）上における使用に
好適な高導電性ポリマー厚膜導体を印刷した後、オーブ
ン中で１３０℃で５分間にわたって硬化した。続いて、
抵抗ペーストを銀インクの端部(edges) 上に印刷し、１
３０℃で５分にわたって硬化した。試験部分(test par
t) を印刷して、カーボン・ペーストの抵抗／抵抗率を
２５℃および１２５℃において測定した。初期の抵抗率
の値（２５℃）は０．９５ｋオーム／ｓｑ．であり（許
容可能なｋオーム／ｓｑ．は約１〜６０ｋオーム／ｓ
ｑ．の範囲内である）、１２５℃におけるＴＣＲ値は２
２５００ｐｐｍ／℃であった。ＰＴＣ効果を示さないカ
ーボン・インクの典型的なＴＣＲ値は、ＨＴＣＲの５０
〜６０００である。２２５００という値は、２５℃にお
ける抵抗と比較して、高い温度における抵抗が著しく増
加したことを示す。
【００２３】実施例２ 実施例１と同一の条件を用いた。１０グラムの実施例１
のインクに、１．０グラムのハイパロン系媒体（ハイパ
ロンと溶媒との比率が２０／８０である）を添加した。
この混合物を１０分間にわたって混合し、上記のように
して試験した。この実施例に対する初期の抵抗率の値は
２．１ｋオーム／ｓｑ．であり、１２５℃でのＴＣＲ値
（対照温度：２５℃）は４２８００ｐｐｍ／℃であっ
た。
のインクに、１．０グラムのハイパロン系媒体（ハイパ
ロンと溶媒との比率が２０／８０である）を添加した。
この混合物を１０分間にわたって混合し、上記のように
して試験した。この実施例に対する初期の抵抗率の値は
２．１ｋオーム／ｓｑ．であり、１２５℃でのＴＣＲ値
（対照温度：２５℃）は４２８００ｐｐｍ／℃であっ
た。
【００２４】実施例３ 実施例１と同一の条件を用いた。ここでは、３．０グラ
ムのハイパロン系媒体（ハイパロンの溶媒に対する比率
が２０／８０である）を実施例１からのペーストに添加
した。この混合物を１０分間にわたって混合し、上記の
ようにして試験した。この実施例に対する初期の抵抗率
の値は８．１Ｋオーム／ｓｑ．であり、１２５℃でのＴ
ＣＲ値（対照温度：２５℃）は６８９００ｐｐｍ／℃で
あった。
ムのハイパロン系媒体（ハイパロンの溶媒に対する比率
が２０／８０である）を実施例１からのペーストに添加
した。この混合物を１０分間にわたって混合し、上記の
ようにして試験した。この実施例に対する初期の抵抗率
の値は８．１Ｋオーム／ｓｑ．であり、１２５℃でのＴ
ＣＲ値（対照温度：２５℃）は６８９００ｐｐｍ／℃で
あった。
【００２５】実施例４ ２０．０グラムのポリエステル樹脂［グッドイヤー・バ
イテル２００(Goodyear Vitel-200)］を、８０．０グラ
ムのＤＢＥ−９溶媒（E.I.du Pont de Nemoursand Comp
anyより入手可能）に溶解した。この混合物を数時間に
わたって撹拌／８０℃に加熱して、均一な溶液を得た。
次いで、２０．０グラムのモナーク１２０カーボン（Ca
bot Corporation より入手可能）を、８０．０グラムの
ポリエステル系溶液に添加し、続いて実施例１に従って
加工した。このペーストを用いて製造された部品の抵抗
率の値は０．５３Ｋオーム／ｓｑ．であった。１２５℃
でのＴＣＲ値（対照温度＝２５℃）は５３１７ｐｐｍ／
℃であり、これはＰＣＴ効果が全くないことを示す。
イテル２００(Goodyear Vitel-200)］を、８０．０グラ
ムのＤＢＥ−９溶媒（E.I.du Pont de Nemoursand Comp
anyより入手可能）に溶解した。この混合物を数時間に
わたって撹拌／８０℃に加熱して、均一な溶液を得た。
次いで、２０．０グラムのモナーク１２０カーボン（Ca
bot Corporation より入手可能）を、８０．０グラムの
ポリエステル系溶液に添加し、続いて実施例１に従って
加工した。このペーストを用いて製造された部品の抵抗
率の値は０．５３Ｋオーム／ｓｑ．であった。１２５℃
でのＴＣＲ値（対照温度＝２５℃）は５３１７ｐｐｍ／
℃であり、これはＰＣＴ効果が全くないことを示す。
【００２６】実施例５ 実施例１と同一の条件を用いた。ここでは、ハイパロン
８２６樹脂の代わりに、サンヨー(Sanyo) ８２２Ｓ塩素
化ポリプロピレン［Philip Brothers ChemicalCo., (74
Mt. Paran Road, Atlanta, GA 30327) より市販され
ている］を用いた。初期の抵抗率の値は１．３７Ｋオー
ム／ｓｑ．であり、ＨＴＣＲ値は１５１９０であった。
明らかに、ＰＴＣ活性が存在する。
８２６樹脂の代わりに、サンヨー(Sanyo) ８２２Ｓ塩素
化ポリプロピレン［Philip Brothers ChemicalCo., (74
Mt. Paran Road, Atlanta, GA 30327) より市販され
ている］を用いた。初期の抵抗率の値は１．３７Ｋオー
ム／ｓｑ．であり、ＨＴＣＲ値は１５１９０であった。
明らかに、ＰＴＣ活性が存在する。
【００２７】実施例６ 実施例１と同一の条件を用いた。ここでは、ハイパロン
８２６の代わりに、イーストマン・ケミカル(Eastman C
hemical)ＣＰ−３４３−１樹脂［Eastman Chemicals (K
ingsport, TN) 製］を用いた。初期の抵抗率の値は１．
６７Ｋオーム／ｓｑ．であり、ＨＴＣＲ値は２２６９０
であった。明らかに、ＰＴＣ活性が存在する。
８２６の代わりに、イーストマン・ケミカル(Eastman C
hemical)ＣＰ−３４３−１樹脂［Eastman Chemicals (K
ingsport, TN) 製］を用いた。初期の抵抗率の値は１．
６７Ｋオーム／ｓｑ．であり、ＨＴＣＲ値は２２６９０
であった。明らかに、ＰＴＣ活性が存在する。
【００２８】実施例の概要を下記の表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【発明の効果】本発明によるＰＴＣ材料は、自動車用ミ
ラー・ヒーター等の消費製品における材料コストを削減
し、かつ該消費製品のバッテリーの寿命を延長する。
ラー・ヒーター等の消費製品における材料コストを削減
し、かつ該消費製品のバッテリーの寿命を延長する。
Claims (5)
- 【請求項１】 組成物全体に対して、 １０〜３０重量％の導電相と、 １０〜４０重量％の塩素化した無水マレイン酸グラフト
・ポリプロピレン樹脂と、 ８０〜３０重量％の前記樹脂を溶解可能な有機媒体とを
備えることを特徴とする正の温度係数組成物。 - 【請求項２】 前記導電相が、１００ｃｃ／１００ｇ
（カーボンブラック）未満のジブチルフタレート吸収を
有するカーボンブラックであることを特徴とする請求項
１に記載の組成物。 - 【請求項３】 さらに２〜２０重量％の塩素化した無水
マレイン酸グラフト・ポリプロピレン樹脂を備えること
を特徴とする請求項１に記載の組成物。 - 【請求項４】 組成物全体に対して、１０〜３０重量％
の導電相と、１０〜４０重量％の塩素化した無水マレイ
ン酸グラフト・ポリプロピレン樹脂と、８０〜３０重量
％の前記樹脂を溶解可能な有機媒体とを備える組成物の
キャスト層を備えるシートであって、前記組成物が加熱
されて揮発性有機媒体を除去していることを特徴とする
シート。 - 【請求項５】 ａ）反射ミラーと、 ｂ）組成物全体に対して、１０〜３０重量％の導電相
と、１０〜４０重量％の塩素化した無水マレイン酸グラ
フト・ポリプロピレン樹脂と、８０〜３０重量％の前記
樹脂を溶解可能な有機媒体とを備える正の温度係数組成
物であって、該組成物が加熱されて揮発性有機媒体を除
去していることを特徴とする組成物と、 ｃ）間隔をおいて設けられた電極であり、電源に接続さ
れて該電極間に電流を流すことを特徴とする電極とを備
えることを特徴とする自己調節型の熱ミラー集成装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US40153695A | 1995-03-10 | 1995-03-10 | |
| US401536 | 1995-03-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08339904A true JPH08339904A (ja) | 1996-12-24 |
| JP3558771B2 JP3558771B2 (ja) | 2004-08-25 |
Family
ID=23588167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5334696A Expired - Fee Related JP3558771B2 (ja) | 1995-03-10 | 1996-03-11 | 正の温度係数組成物 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5714096A (ja) |
| EP (1) | EP0731475B1 (ja) |
| JP (1) | JP3558771B2 (ja) |
| KR (1) | KR960035671A (ja) |
| CN (1) | CN1068693C (ja) |
| DE (1) | DE69621498T2 (ja) |
| TW (1) | TW317689B (ja) |
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| JP2013531078A (ja) * | 2010-04-21 | 2013-08-01 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | ポリマー厚膜封止材および安定性が向上したｐｔｃ炭素系 |
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