JPH0845703A - 導電性架橋ポリマーを含む電気デバイス - Google Patents
導電性架橋ポリマーを含む電気デバイスInfo
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- JPH0845703A JPH0845703A JP7209552A JP20955295A JPH0845703A JP H0845703 A JPH0845703 A JP H0845703A JP 7209552 A JP7209552 A JP 7209552A JP 20955295 A JP20955295 A JP 20955295A JP H0845703 A JPH0845703 A JP H0845703A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
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- H01C—RESISTORS
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-
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高圧における繰り返し移行に良好な耐性を有
し、少なくとも或る高抵抗において、より低い温度で特
定のデバイス抵抗に達する回路保護デバイスの提供。 【解決手段】 回路保護デバイスは、100オームより
も低い抵抗を有し、(1)結晶性ポリマーを含んで成るポ
リマー成分、およびポリマー成分に分散する粒状導電性
充填剤を含んで成り、PTC挙動を示す導電性架橋ポリ
マー組成物から成るPTC要素、ならびに(2)PTC要
素に電気接続されており、PTC要素中に電流を流すよ
うに電源に接続可能である2つの電極を有して成り、該
PTC要素は、回路保護デバイスが交流600Vの電源
から1アンペアの電流をデバイスに流すことにより平衡
な高温の高抵抗状態に転化する場合に、平衡状態におい
てTMの多くとも1.2倍の最高表面温度を有する。
し、少なくとも或る高抵抗において、より低い温度で特
定のデバイス抵抗に達する回路保護デバイスの提供。 【解決手段】 回路保護デバイスは、100オームより
も低い抵抗を有し、(1)結晶性ポリマーを含んで成るポ
リマー成分、およびポリマー成分に分散する粒状導電性
充填剤を含んで成り、PTC挙動を示す導電性架橋ポリ
マー組成物から成るPTC要素、ならびに(2)PTC要
素に電気接続されており、PTC要素中に電流を流すよ
うに電源に接続可能である2つの電極を有して成り、該
PTC要素は、回路保護デバイスが交流600Vの電源
から1アンペアの電流をデバイスに流すことにより平衡
な高温の高抵抗状態に転化する場合に、平衡状態におい
てTMの多くとも1.2倍の最高表面温度を有する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、PTC導電性ポリ
マーを含んで成る電気デバイスに関する。
マーを含んで成る電気デバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】PTC挙動を示す導電性ポリマー組成物
およびそれを含んで成る電気デバイスは既知である。そ
の文献には、例えば、以下のようなものが挙げられる。
アメリカ合衆国特許第2,952,761、2,978,6
65、3,243,753、3,351,882、3,57
1,777、3,757,086、3,793,716、3,
823,217、3,858,144、3,861,02
9、3,950,604、4,017,715、4,072,
848、4,085,286、4,117,312、4,1
77,376、4,177,446、4,188,276、
4,237,441、4,242,573、4,246,46
8、4,250,400、4,252,692、4,255,
698、4,271,350、4,272,471、4,3
04,987、4,309,596、4,309,597、
4,314,230、4,314,231、4,315,23
7、4,317,027、4,318,881、4,327,
351、4,330,704、4,334,351、4,3
52,083、4,361,799、4,388,607、
4,398,084、4,413,301、4,425,39
7、4,426,339、4,426,633、4,427,
877、4,435,639、4,429,216、4,4
42,139、4,459,473、4,473,450、
4,481,498、4,502,929、4,514,62
0、4,517,449、4,529,866、4,534,
889および4,560,498号; クラソンおよびクー
バット(KlasonおよびKubat),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)19,813−815(1975);ナルキス(N
arkis)ら,ポリマー・エンジニアリング・アンド・サイ
エンス(Polymer Engineering and Science)18,6
49−653(1978); ヨーロッパ特許出願第38,
713、38,714、38,718; 74,281、9
2,406、119,807、134,145、84,30
4,502.2、84,307,984.9、85,300,
415.8、85,306,476.4および85,306,
477.2号。
およびそれを含んで成る電気デバイスは既知である。そ
の文献には、例えば、以下のようなものが挙げられる。
アメリカ合衆国特許第2,952,761、2,978,6
65、3,243,753、3,351,882、3,57
1,777、3,757,086、3,793,716、3,
823,217、3,858,144、3,861,02
9、3,950,604、4,017,715、4,072,
848、4,085,286、4,117,312、4,1
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889および4,560,498号; クラソンおよびクー
バット(KlasonおよびKubat),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)19,813−815(1975);ナルキス(N
arkis)ら,ポリマー・エンジニアリング・アンド・サイ
エンス(Polymer Engineering and Science)18,6
49−653(1978); ヨーロッパ特許出願第38,
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415.8、85,306,476.4および85,306,
477.2号。
【0003】PTC導電性ポリマーを含んで成る特に有
用なデバイスは、自己調節ヒーターおよび回路保護デバ
イスである。自己調節ヒーターは、通常の作動条件下
で、かなり熱くかつかなり高抵抗である。回路保護デバ
イスは、通常の作動条件下でかなり冷たくかつかなり低
抵抗であるが、過剰電流または温度などの故障状態が生
じる場合に、高抵抗状態に移行する、即ち転化する。デ
バイスは、過剰な電流により移行する場合に、PTC要
素を流れる電流により、高抵抗状態になる高温に自己発
熱する。回路保護デバイスおよびそこで使用するための
PTC導電性ポリマー組成物は、例えば、アメリカ合衆
国特許第4,237,411、4,238,812、4,2
55,698、4,315,237、4,317,027、
4,329,726、4,352,083、4,413,30
1、4,450,496、4,475,138および4,4
81,498号、ヨーロッパ特許出願公開第38,71
3、134,145および158,410号、特開昭61
−234502号公報、特開昭61−214320号公
報ならびに特開昭61−216401号公報に記載され
ている。アメリカ合衆国特許第4,238,812号は、
電気回路において使用する面状の回路保護デバイスを開
示している。該デバイスにおいて、PTC要素が平坦で
あり、電極が面状である。アメリカ合衆国特許第4,3
17,027号は、面状デバイスにおけるホットゾーン
の形成を制御する方法を開示している。
用なデバイスは、自己調節ヒーターおよび回路保護デバ
イスである。自己調節ヒーターは、通常の作動条件下
で、かなり熱くかつかなり高抵抗である。回路保護デバ
イスは、通常の作動条件下でかなり冷たくかつかなり低
抵抗であるが、過剰電流または温度などの故障状態が生
じる場合に、高抵抗状態に移行する、即ち転化する。デ
バイスは、過剰な電流により移行する場合に、PTC要
素を流れる電流により、高抵抗状態になる高温に自己発
熱する。回路保護デバイスおよびそこで使用するための
PTC導電性ポリマー組成物は、例えば、アメリカ合衆
国特許第4,237,411、4,238,812、4,2
55,698、4,315,237、4,317,027、
4,329,726、4,352,083、4,413,30
1、4,450,496、4,475,138および4,4
81,498号、ヨーロッパ特許出願公開第38,71
3、134,145および158,410号、特開昭61
−234502号公報、特開昭61−214320号公
報ならびに特開昭61−216401号公報に記載され
ている。アメリカ合衆国特許第4,238,812号は、
電気回路において使用する面状の回路保護デバイスを開
示している。該デバイスにおいて、PTC要素が平坦で
あり、電極が面状である。アメリカ合衆国特許第4,3
17,027号は、面状デバイスにおけるホットゾーン
の形成を制御する方法を開示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】多くのデバイスにおい
て、特に回路保護デバイスにおいて、PTC導電性ポリ
マーを、好ましくは放射線により、架橋することが好ま
しくまたは必要である。架橋の効果は、アメリカ合衆国
特許第4,534,889号およびヨーロッパ特許出願公
開第63,440号などに記載されているように、とり
わけ、ポリマーおよび架橋時の条件、特に架橋度に依存
する。導電性ポリマーを照射する場合に、所定時間にお
いて要素の特定部分により吸収される放射線線量は、線
源にさらす要素の表面までの距離、ならびに放射線の強
度、エネルギーおよび種類に依存する。かなり薄い要素
および高透過性の線源(例えば、コバルト60照射源)に
おいて、厚さによる線量の変化は無視できる。しかし、
電子線を用いる場合に、厚さによる線量の変化は実質的
である。例えば、この変化は、要素を異なった方向から
の照射に付すことにより、例えば、線源に対し要素を2
回回転し、初めに一面を次いで他面を照射することによ
り消滅できる。ビームのエネルギーおよび要素の厚さ
(これは、その形状に応じて変化してよい。)に依存し
て、放射線線量は、内部においてよりも照射表面におい
て高いことがあり、または要素の厚さ方向に実質的に均
一であることがあり、または照射表面においてよりも内
部において高いことがある。更に、照射に付される表面
付近の放射線線量は、表面分散に原因して予想よりも小
さいことがあり、電極付近の放射線線量は電極の分散効
果および遮蔽効果に影響される。
て、特に回路保護デバイスにおいて、PTC導電性ポリ
マーを、好ましくは放射線により、架橋することが好ま
しくまたは必要である。架橋の効果は、アメリカ合衆国
特許第4,534,889号およびヨーロッパ特許出願公
開第63,440号などに記載されているように、とり
わけ、ポリマーおよび架橋時の条件、特に架橋度に依存
する。導電性ポリマーを照射する場合に、所定時間にお
いて要素の特定部分により吸収される放射線線量は、線
源にさらす要素の表面までの距離、ならびに放射線の強
度、エネルギーおよび種類に依存する。かなり薄い要素
および高透過性の線源(例えば、コバルト60照射源)に
おいて、厚さによる線量の変化は無視できる。しかし、
電子線を用いる場合に、厚さによる線量の変化は実質的
である。例えば、この変化は、要素を異なった方向から
の照射に付すことにより、例えば、線源に対し要素を2
回回転し、初めに一面を次いで他面を照射することによ
り消滅できる。ビームのエネルギーおよび要素の厚さ
(これは、その形状に応じて変化してよい。)に依存し
て、放射線線量は、内部においてよりも照射表面におい
て高いことがあり、または要素の厚さ方向に実質的に均
一であることがあり、または照射表面においてよりも内
部において高いことがある。更に、照射に付される表面
付近の放射線線量は、表面分散に原因して予想よりも小
さいことがあり、電極付近の放射線線量は電極の分散効
果および遮蔽効果に影響される。
【0005】
【課題を解決するための手段および発明の実施の形態】
結晶性ポリマー系のPTC導電性ポリマーは、2つの工
程において架橋され、これら架橋工程の間において、結
晶が溶融し始める温度(本明細書においてTIと呼ぶ。)以
上の温度に、好ましくは結晶の溶融が完了する温度(本
明細書においてTMと呼ぶ。)以上の温度に加熱されたな
らば、高圧応力に付された場合に特に、実質的に改良さ
れた電気性質を有することを見い出した。例えば、2つ
の同様の回路保護デバイスを同じ全線量で照射するが、
中間の加熱処理がない2つの工程において一方を照射
し、TM以上の中間加熱処理がある2つの工程において
他方を照射する場合に、後者の処理物は、高圧(例え
ば、交流600Vおよび1アンペア)において繰り返し
て移行する実質的に良好な耐性を有し、PTC要素は移
行工程時にそんなに熱くならない。新しい方法により、
導電性ポリマーの抵抗率/温度曲線が、少なくとも或る
高抵抗において、より低い温度で特定のデバイス抵抗に
達するように変化する別の架橋構造を生じるという理論
を完成した。
結晶性ポリマー系のPTC導電性ポリマーは、2つの工
程において架橋され、これら架橋工程の間において、結
晶が溶融し始める温度(本明細書においてTIと呼ぶ。)以
上の温度に、好ましくは結晶の溶融が完了する温度(本
明細書においてTMと呼ぶ。)以上の温度に加熱されたな
らば、高圧応力に付された場合に特に、実質的に改良さ
れた電気性質を有することを見い出した。例えば、2つ
の同様の回路保護デバイスを同じ全線量で照射するが、
中間の加熱処理がない2つの工程において一方を照射
し、TM以上の中間加熱処理がある2つの工程において
他方を照射する場合に、後者の処理物は、高圧(例え
ば、交流600Vおよび1アンペア)において繰り返し
て移行する実質的に良好な耐性を有し、PTC要素は移
行工程時にそんなに熱くならない。新しい方法により、
導電性ポリマーの抵抗率/温度曲線が、少なくとも或る
高抵抗において、より低い温度で特定のデバイス抵抗に
達するように変化する別の架橋構造を生じるという理論
を完成した。
【0006】PTC導電性ポリマーデバイスは、電極間
の中央部分が、電極に隣接するPTC要素部分により吸
収される放射線線量の少なくとも1.5倍の放射線線量
を吸収するように架橋されている場合に、改良された性
質、例えば、より広いホットラインおよび/またはより
急速な応答を有することをも見い出した。これら2つの
発見を組み合わせることにより、特に有用な結果が得ら
れる。例えば、このようにして、交流600Vおよび1
アンペアにおいて繰返し移行に耐え、およびPTC要素
が両工程において照射されている同様のデバイスよりも
急速に特定抵抗に移行する回路保護デバイスを製造する
ことが可能になる。
の中央部分が、電極に隣接するPTC要素部分により吸
収される放射線線量の少なくとも1.5倍の放射線線量
を吸収するように架橋されている場合に、改良された性
質、例えば、より広いホットラインおよび/またはより
急速な応答を有することをも見い出した。これら2つの
発見を組み合わせることにより、特に有用な結果が得ら
れる。例えば、このようにして、交流600Vおよび1
アンペアにおいて繰返し移行に耐え、およびPTC要素
が両工程において照射されている同様のデバイスよりも
急速に特定抵抗に移行する回路保護デバイスを製造する
ことが可能になる。
【0007】第1の要旨によれば、本発明は、 (1)結晶性ポリマーを含んで成るポリマー成分、および
ポリマー成分に分散する粒状導電性充填剤を含んで成
り、PTC挙動を示す導電性架橋ポリマー組成物から成
るPTC要素、および (2)PTC要素に電気接続されており、PTC要素中に
電流を流すように電源に接続可能である2つの電極を有
して成る電気デバイスの製法であって、(a)PTC要素
の少なくとも一部分を第1架橋に付し、(b)架橋PTC
要素の少なくとも一部分をTI[TIは導電性ポリマーが
溶融し始める温度を表す。]以上の温度に加熱し、(c)架
橋および加熱したPTC要素を冷却し、ポリマーを再結
晶し、および(d)架橋、加熱および冷却したPTC要素
の少なくとも一部分を第2架橋に付し、更に架橋するこ
とを特徴とする方法を提供する。第2の要旨によれば、
本発明は、100オームよりも低い抵抗を有し、(1)結
晶性ポリマーを含んで成るポリマー成分、およびポリマ
ー成分に分散する粒状導電性充填剤を含んで成り、PT
C挙動を示す導電性架橋ポリマー組成物から成るPTC
要素、および(2)PTC要素に電気接続されており、P
TC要素中に電流を流すように電源に接続可能である2
つの電極を有して成る回路保護デバイスであって、該P
TC要素は、回路保護デバイスが交流600Vの電源か
ら1アンペアの電流をデバイスに流すことにより平衡な
高温の高抵抗状態に転化する場合に、平衡状態において
TM[TMは導電性ポリマーの溶融が完了する温度(℃)を
表す。]の多くとも1.2倍、好ましくは多くとも1.1倍
の最大表面温度を有するデバイスを提供する。本明細書
において「最大温度」とは、PTC要素表面の最大温度を
言う。
ポリマー成分に分散する粒状導電性充填剤を含んで成
り、PTC挙動を示す導電性架橋ポリマー組成物から成
るPTC要素、および (2)PTC要素に電気接続されており、PTC要素中に
電流を流すように電源に接続可能である2つの電極を有
して成る電気デバイスの製法であって、(a)PTC要素
の少なくとも一部分を第1架橋に付し、(b)架橋PTC
要素の少なくとも一部分をTI[TIは導電性ポリマーが
溶融し始める温度を表す。]以上の温度に加熱し、(c)架
橋および加熱したPTC要素を冷却し、ポリマーを再結
晶し、および(d)架橋、加熱および冷却したPTC要素
の少なくとも一部分を第2架橋に付し、更に架橋するこ
とを特徴とする方法を提供する。第2の要旨によれば、
本発明は、100オームよりも低い抵抗を有し、(1)結
晶性ポリマーを含んで成るポリマー成分、およびポリマ
ー成分に分散する粒状導電性充填剤を含んで成り、PT
C挙動を示す導電性架橋ポリマー組成物から成るPTC
要素、および(2)PTC要素に電気接続されており、P
TC要素中に電流を流すように電源に接続可能である2
つの電極を有して成る回路保護デバイスであって、該P
TC要素は、回路保護デバイスが交流600Vの電源か
ら1アンペアの電流をデバイスに流すことにより平衡な
高温の高抵抗状態に転化する場合に、平衡状態において
TM[TMは導電性ポリマーの溶融が完了する温度(℃)を
表す。]の多くとも1.2倍、好ましくは多くとも1.1倍
の最大表面温度を有するデバイスを提供する。本明細書
において「最大温度」とは、PTC要素表面の最大温度を
言う。
【0008】第3の要旨によれば、本発明は、(1)ポリ
マー成分、およびポリマー成分に分散する粒状導電性充
填剤を含んで成り、PTC挙動を示す導電性架橋ポリマ
ー組成物から成るPTC要素、および(2)PTC要素に
電気接続されており、PTC要素中に電流を流すように
電源に接続可能である2つの電極を有して成る電気デバ
イスの製法であって、PTC要素を通る電極間の幾何的
最短電流経路が、順に、第1線量D1メガラドを吸収し
た第1部分、第2線量D2メガラドを吸収した第2部
分、および第3線量D3メガラドを吸収した第3部分を
有する[ここでD2/D1比は少なくとも1.5であり、
D2/D3比は少なくとも1.5であり、D1とD3は同じ
であっても異なってもよい。]ようにPTC要素を放射線
架橋に付すことを特徴とする方法を提供する。この方法
において、架橋は2つの工程において行うことが好まし
く、PTC要素の一部分のみが少なくとも1つの工程に
おいて照射される。しかし、本発明は、例えばPTC要
素の密度が変化するのでまたはPTC要素中の架橋剤の
量が変化するので、PTC要素の種々の部分が種々の量
の放射線を吸収する他の方法を包含する。
マー成分、およびポリマー成分に分散する粒状導電性充
填剤を含んで成り、PTC挙動を示す導電性架橋ポリマ
ー組成物から成るPTC要素、および(2)PTC要素に
電気接続されており、PTC要素中に電流を流すように
電源に接続可能である2つの電極を有して成る電気デバ
イスの製法であって、PTC要素を通る電極間の幾何的
最短電流経路が、順に、第1線量D1メガラドを吸収し
た第1部分、第2線量D2メガラドを吸収した第2部
分、および第3線量D3メガラドを吸収した第3部分を
有する[ここでD2/D1比は少なくとも1.5であり、
D2/D3比は少なくとも1.5であり、D1とD3は同じ
であっても異なってもよい。]ようにPTC要素を放射線
架橋に付すことを特徴とする方法を提供する。この方法
において、架橋は2つの工程において行うことが好まし
く、PTC要素の一部分のみが少なくとも1つの工程に
おいて照射される。しかし、本発明は、例えばPTC要
素の密度が変化するのでまたはPTC要素中の架橋剤の
量が変化するので、PTC要素の種々の部分が種々の量
の放射線を吸収する他の方法を包含する。
【0009】本発明において電気デバイスは面状、特に
平面状であってよい。PTC要素及び電極が面状であっ
てよい。PTC導電性ポリマーの架橋は、両工程におい
て放射線により行うことが好ましく、そのような架橋に
ついて主に説明する。しかし、本発明において、適当な
程度まで、化学的架橋を含む処理、例えば第1工程が化
学的架橋を包含し、第2工程が照射を包含する処理も使
用可能である。放射線源およびPTC要素の厚さに依存
して、それぞれの工程は、(上記理由から)種々の距離で
1回またはそれ以上でPTC要素を放射線源にさらすこ
とを含んでよい。本明細書においてPTC要素の放射線
線量は、要素のいずれかの効果的な部分により吸収され
る最低線量を表す。本明細書において「効果的な部分」な
る語句は、放射線線量が放射線の表面分散により、また
は電極による遮蔽により、または電極による分散によ
り、実質的に影響されない要素のいずれかの効果的な部
分であって、電流がデバイスの作動時に流れる部分を意
味する。例えば、本明細書において工程(a)の放射線線
量が5〜60メガラドであると言う場合に、要素のいず
れかの効果的な部分により受容される最低線量が5〜6
0メガラドであることを意味し、要素の他の効果的な部
分が60メガラドよりも多い線量を受容する可能性は除
外されない。しかし、PTC要素の全ての効果的な部分
が特定範囲内の線量を受容することが好ましい。
平面状であってよい。PTC要素及び電極が面状であっ
てよい。PTC導電性ポリマーの架橋は、両工程におい
て放射線により行うことが好ましく、そのような架橋に
ついて主に説明する。しかし、本発明において、適当な
程度まで、化学的架橋を含む処理、例えば第1工程が化
学的架橋を包含し、第2工程が照射を包含する処理も使
用可能である。放射線源およびPTC要素の厚さに依存
して、それぞれの工程は、(上記理由から)種々の距離で
1回またはそれ以上でPTC要素を放射線源にさらすこ
とを含んでよい。本明細書においてPTC要素の放射線
線量は、要素のいずれかの効果的な部分により吸収され
る最低線量を表す。本明細書において「効果的な部分」な
る語句は、放射線線量が放射線の表面分散により、また
は電極による遮蔽により、または電極による分散によ
り、実質的に影響されない要素のいずれかの効果的な部
分であって、電流がデバイスの作動時に流れる部分を意
味する。例えば、本明細書において工程(a)の放射線線
量が5〜60メガラドであると言う場合に、要素のいず
れかの効果的な部分により受容される最低線量が5〜6
0メガラドであることを意味し、要素の他の効果的な部
分が60メガラドよりも多い線量を受容する可能性は除
外されない。しかし、PTC要素の全ての効果的な部分
が特定範囲内の線量を受容することが好ましい。
【0010】PTC要素の一部分のみが1つの架橋工程
において照射される場合に、これは、例えば、細い放射
線源を使用することにより、または遮蔽の使用により行
える。好ましい効果は、2つの工程において重なった異
なるデバイス部分を照射することにより、または1つの
工程においてPTC要素の第1部分のみを照射し、他の
工程においてPTC要素の少なくとも第2部分を照射す
ることにより達成することができる。第2部分は、第1
部分の少なくとも幾らかよりも大きくかつそれらを包含
する。第1工程においてPTC要素全体を、第2工程に
おいて電極間のPTC要素の一部分のみを架橋すること
が好ましい。処理物において、PTC要素を通過する電
極間の幾何的最短電気経路、好ましくはPTC要素を通
過する電極間のそれぞれの電気経路が、順に、第1線量
D1メガラドを吸収した第1部分、第2線量D2メガラド
を吸収した第2部分、および第3線量D3メガラドを吸
収した第3部分を有して成るように照射を行うことが好
ましい。ここでD1とD3は同じであることが好ましく、
D2/D1およびD2/D3は少なくとも1.5、好ましく
は少なくとも2.0、特に少なくとも3.0、例えば4.
0またはそれ以上である。上記のように、既知の架橋方
法により種々の架橋密度を形成できるが、架橋密度差は
1.5:1よりも大きくない。更に、有用性がそのような
差から誘導されることは知られていず、架橋工程の間で
導電性ポリマーを熱処理することも知られていない。
において照射される場合に、これは、例えば、細い放射
線源を使用することにより、または遮蔽の使用により行
える。好ましい効果は、2つの工程において重なった異
なるデバイス部分を照射することにより、または1つの
工程においてPTC要素の第1部分のみを照射し、他の
工程においてPTC要素の少なくとも第2部分を照射す
ることにより達成することができる。第2部分は、第1
部分の少なくとも幾らかよりも大きくかつそれらを包含
する。第1工程においてPTC要素全体を、第2工程に
おいて電極間のPTC要素の一部分のみを架橋すること
が好ましい。処理物において、PTC要素を通過する電
極間の幾何的最短電気経路、好ましくはPTC要素を通
過する電極間のそれぞれの電気経路が、順に、第1線量
D1メガラドを吸収した第1部分、第2線量D2メガラド
を吸収した第2部分、および第3線量D3メガラドを吸
収した第3部分を有して成るように照射を行うことが好
ましい。ここでD1とD3は同じであることが好ましく、
D2/D1およびD2/D3は少なくとも1.5、好ましく
は少なくとも2.0、特に少なくとも3.0、例えば4.
0またはそれ以上である。上記のように、既知の架橋方
法により種々の架橋密度を形成できるが、架橋密度差は
1.5:1よりも大きくない。更に、有用性がそのような
差から誘導されることは知られていず、架橋工程の間で
導電性ポリマーを熱処理することも知られていない。
【0011】PTC導電性ポリマーを架橋することによ
り、通常、その電気安定性が増加し、その抵抗率が増加
する。或る場合に抵抗率の増加は許容できるが、他の場
合に、デバイスの抵抗および/または寸法に対する制限
により、好ましい程度にまで導電性ポリマーを架橋する
ことが不可能である。このような状況において特に、残
りの部分よりも多く照射された、電極間の、PTC要素
のかなり小さい部分を得ることは有用である。これによ
り、臨界「ホットゾーン」領域の要素の安定性が増加する
が、デバイスの抵抗は過剰に増加しない。
り、通常、その電気安定性が増加し、その抵抗率が増加
する。或る場合に抵抗率の増加は許容できるが、他の場
合に、デバイスの抵抗および/または寸法に対する制限
により、好ましい程度にまで導電性ポリマーを架橋する
ことが不可能である。このような状況において特に、残
りの部分よりも多く照射された、電極間の、PTC要素
のかなり小さい部分を得ることは有用である。これによ
り、臨界「ホットゾーン」領域の要素の安定性が増加する
が、デバイスの抵抗は過剰に増加しない。
【0012】第1架橋工程の放射線線量は、第2架橋工
程の線量よりも小さいことが好ましい。第1工程の線量
は、5〜60メガラド、更に好ましくは10〜50メガ
ラド、特に15〜40メガラドであることが好ましい。
第2架橋工程の線量は、少なくとも10メガラド、更に
好ましくは少なくとも20メガラド、最も好ましくは少
なくとも40メガラド、特に50〜180メガラド、例
えば50〜100メガラドであることが好ましい。
程の線量よりも小さいことが好ましい。第1工程の線量
は、5〜60メガラド、更に好ましくは10〜50メガ
ラド、特に15〜40メガラドであることが好ましい。
第2架橋工程の線量は、少なくとも10メガラド、更に
好ましくは少なくとも20メガラド、最も好ましくは少
なくとも40メガラド、特に50〜180メガラド、例
えば50〜100メガラドであることが好ましい。
【0013】好ましいことであるが、2つの架橋工程の
間で架橋PTC導電性ポリマーの少なくとも一部分を、
TI以上の温度、好ましくはTM以上の温度に加熱する場
合に、平衡を確実に達成するのに要する少なくとも時
間、例えば、少なくとも1分間、通常には2〜20分間
にわたってこの温度を保つことが好ましい。第1工程に
おいて架橋されたPTC要素全体は、そのようにして加
熱される。あるいは、要素の一部分のみがそのように加
熱される。これにより、状況に応じて望ましいまたは望
ましくないPTC要素の種々の部分の間の差が形成され
る。
間で架橋PTC導電性ポリマーの少なくとも一部分を、
TI以上の温度、好ましくはTM以上の温度に加熱する場
合に、平衡を確実に達成するのに要する少なくとも時
間、例えば、少なくとも1分間、通常には2〜20分間
にわたってこの温度を保つことが好ましい。第1工程に
おいて架橋されたPTC要素全体は、そのようにして加
熱される。あるいは、要素の一部分のみがそのように加
熱される。これにより、状況に応じて望ましいまたは望
ましくないPTC要素の種々の部分の間の差が形成され
る。
【0014】本明細書において規定する導電性ポリマー
のTIおよびTMは差動走査熱量計(DSC)により形成さ
れる曲線から求めることができる。TIは、組成物が吸
熱転移を行い始めるので、曲線がかなり真直なベースラ
インを生じ始める温度であり、TMは曲線のピークであ
る。曲線に1つよりも多いピークがある場合に、TIお
よびTMはピークの最小から取る。これの詳細について
は、ASTMD-3417-83を参照されたい。PTC
要素の加熱は、窒素などの不活性雰囲気中で行うことが
好ましい。しかし、PTC要素の加熱は、炉においての
ように外部加熱により行ってもよい。この場合にPTC
要素全体を均一に加熱することが普通である。PTC要
素の加熱は、デバイスを移行するのに充分である電流を
デバイスに流すことなどのように内部発生熱により行っ
てもよい。この場合に、加熱は電極間のPTC要素の狭
い領域に限定されるのが普通である。
のTIおよびTMは差動走査熱量計(DSC)により形成さ
れる曲線から求めることができる。TIは、組成物が吸
熱転移を行い始めるので、曲線がかなり真直なベースラ
インを生じ始める温度であり、TMは曲線のピークであ
る。曲線に1つよりも多いピークがある場合に、TIお
よびTMはピークの最小から取る。これの詳細について
は、ASTMD-3417-83を参照されたい。PTC
要素の加熱は、窒素などの不活性雰囲気中で行うことが
好ましい。しかし、PTC要素の加熱は、炉においての
ように外部加熱により行ってもよい。この場合にPTC
要素全体を均一に加熱することが普通である。PTC要
素の加熱は、デバイスを移行するのに充分である電流を
デバイスに流すことなどのように内部発生熱により行っ
てもよい。この場合に、加熱は電極間のPTC要素の狭
い領域に限定されるのが普通である。
【0015】PTC要素をTI以上の温度に加熱した
後、冷却しポリマーを再結晶し、第2架橋工程を行う。
冷却は、再結晶が行なわれる少なくとも温度範囲におい
て、例えば、7℃/分よりも小さい速度で、特に4℃/
分よりも小さい速度で、特に3℃/分よりも小さい速度
で、徐々に行うことが好ましい。同様の熱処理は、遅い
冷却を伴って、第1架橋工程の前におよび第2冷却工程
の後に行うことが好ましい。異なった処理工程の間の幾
らかの重なりがあってもよい。例えば、PTC要素の照
射は、PTC要素をTI以上の温度に加熱しながら、行
ってもよい。
後、冷却しポリマーを再結晶し、第2架橋工程を行う。
冷却は、再結晶が行なわれる少なくとも温度範囲におい
て、例えば、7℃/分よりも小さい速度で、特に4℃/
分よりも小さい速度で、特に3℃/分よりも小さい速度
で、徐々に行うことが好ましい。同様の熱処理は、遅い
冷却を伴って、第1架橋工程の前におよび第2冷却工程
の後に行うことが好ましい。異なった処理工程の間の幾
らかの重なりがあってもよい。例えば、PTC要素の照
射は、PTC要素をTI以上の温度に加熱しながら、行
ってもよい。
【0016】PTC導電性ポリマーはポリマー成分およ
び粒状導電性充填剤を含んで成る。ポリマー成分は、1
種類またはそれ以上の結晶性ポリマーから本質的に成っ
てもよく、少量であることが好ましい例えば15重量%
までのエラストマーなどの非結晶性ポリマーをも含んで
もよい。結晶性ポリマーは、DSCにより測定して少な
くとも20%、更に好ましくは30%、特に少なくとも
40%の結晶性を有することが好ましい。適当なポリマ
ーには、ポリオレフィン、特にポリエチレン;オレフィ
ンと共重合可能なモノマーとのコポリマー、例えば、エ
チレンと、テトラフルオロエチレンなどの1種類もしく
はそれ以上のフッ素化モノマーまたは1種類もしくはそ
れ以上のエチルアクリレートもしくはアクリル酸などの
カルボキシルもしくはエステル含有モノマーとのコポリ
マー; および他のフルオロポリマー、例えばポリビニリ
デンフルオライドが包含される。導電性充填剤はカーボ
ンブラックから成るか、またはカーボンブラックを含む
ことが好ましい。組成物は、非導電性充填剤、例えばア
ーク抑制剤、放射線架橋剤、酸化防止剤および他の補助
剤をも含んでもよい。詳細については、上記文献を参照
されたい。
び粒状導電性充填剤を含んで成る。ポリマー成分は、1
種類またはそれ以上の結晶性ポリマーから本質的に成っ
てもよく、少量であることが好ましい例えば15重量%
までのエラストマーなどの非結晶性ポリマーをも含んで
もよい。結晶性ポリマーは、DSCにより測定して少な
くとも20%、更に好ましくは30%、特に少なくとも
40%の結晶性を有することが好ましい。適当なポリマ
ーには、ポリオレフィン、特にポリエチレン;オレフィ
ンと共重合可能なモノマーとのコポリマー、例えば、エ
チレンと、テトラフルオロエチレンなどの1種類もしく
はそれ以上のフッ素化モノマーまたは1種類もしくはそ
れ以上のエチルアクリレートもしくはアクリル酸などの
カルボキシルもしくはエステル含有モノマーとのコポリ
マー; および他のフルオロポリマー、例えばポリビニリ
デンフルオライドが包含される。導電性充填剤はカーボ
ンブラックから成るか、またはカーボンブラックを含む
ことが好ましい。組成物は、非導電性充填剤、例えばア
ーク抑制剤、放射線架橋剤、酸化防止剤および他の補助
剤をも含んでもよい。詳細については、上記文献を参照
されたい。
【0017】本発明は、回路保護デバイス、特に、高圧
故障が生じることがあり、繰り返し「移行」に耐えなけれ
ばならない回路保護デバイスの製造において特に有用で
ある。そのようなデバイスは23℃で100オームより
も低い抵抗、50オームよりも低いことがある抵抗を一
般に有し、室温で100オーム・cmよりも低い抵抗率、
好ましくは50オーム・cmよりも低い抵抗率を有するP
TC導電性ポリマーを通常は使用する。本発明において
好ましい回路保護デバイスは、ほぼ柱状の電気活性表面
を有し、PTC要素に埋設され物理的に接触する2つの
平行電極を有する。デバイスは、デバイスが移行する場
合に、電極から離れた位置にホットゾーンが形成し(特
にアメリカ合衆国特許第4,317,027号および第
4,352,083号参照。)、1つの架橋工程を電極の間
のPTC要素の一部分のみに対して行う場合に、これが
そのような特性が形成または向上するということを確実
にする形状または他の特性を有する。
故障が生じることがあり、繰り返し「移行」に耐えなけれ
ばならない回路保護デバイスの製造において特に有用で
ある。そのようなデバイスは23℃で100オームより
も低い抵抗、50オームよりも低いことがある抵抗を一
般に有し、室温で100オーム・cmよりも低い抵抗率、
好ましくは50オーム・cmよりも低い抵抗率を有するP
TC導電性ポリマーを通常は使用する。本発明において
好ましい回路保護デバイスは、ほぼ柱状の電気活性表面
を有し、PTC要素に埋設され物理的に接触する2つの
平行電極を有する。デバイスは、デバイスが移行する場
合に、電極から離れた位置にホットゾーンが形成し(特
にアメリカ合衆国特許第4,317,027号および第
4,352,083号参照。)、1つの架橋工程を電極の間
のPTC要素の一部分のみに対して行う場合に、これが
そのような特性が形成または向上するということを確実
にする形状または他の特性を有する。
【0018】上記のように、順に、架橋、TM温度以上
の加熱、冷却および再架橋の操作により、デバイスが移
行する場合に(高圧において移行する場合に特に)、従来
方法で架橋したデバイスよりも低い温度のホットゾーン
を有するデバイスが得られる。デバイスが破損するまで
移行する回数が増加するので、PTC要素の最大温度に
おける減少は、非常に顕著な改良である。この改良を、
以下に述べる試験により説明する。試験においてデバイ
スを、交流600V電源からの1アンペア電流により移
行させた。
の加熱、冷却および再架橋の操作により、デバイスが移
行する場合に(高圧において移行する場合に特に)、従来
方法で架橋したデバイスよりも低い温度のホットゾーン
を有するデバイスが得られる。デバイスが破損するまで
移行する回数が増加するので、PTC要素の最大温度に
おける減少は、非常に顕著な改良である。この改良を、
以下に述べる試験により説明する。試験においてデバイ
スを、交流600V電源からの1アンペア電流により移
行させた。
【0019】デバイスは、交流600V電源、スイッ
チ、デバイス、およびデバイスと直列の抵抗器から成る
回路の一部分を構成する。デバイスは23℃の空気中に
あり、抵抗器は、スイッチが閉じた場合に初期電流が1
アンペアであるような規格を有する。スイッチを閉じ、
約10秒後(この時までにデバイスは平衡状態になる。)
に、赤外線熱イメージシステムを用いて、PTC要素表
面の最大温度を求めた。本発明のデバイスは、TMの1.
2倍よりも小さい、好ましくはTMの1.1倍よりも小さ
い、特にTMよりも小さい最大温度を有する。既知のデ
バイスは、実質的に更に高い最大温度、例えばTMの少
なくとも1.25倍の最大温度を有している。デバイス
が移行する間でPTC要素を観測する場合に、要素の小
部分が一定時間においてTMの1.2倍よりも高い温度に
達するのが見られることがある。しかし、デバイスが移
行する間、PTC要素表面のどの部分もTMの1.2倍よ
りも高い温度に達しないことが好ましい。
チ、デバイス、およびデバイスと直列の抵抗器から成る
回路の一部分を構成する。デバイスは23℃の空気中に
あり、抵抗器は、スイッチが閉じた場合に初期電流が1
アンペアであるような規格を有する。スイッチを閉じ、
約10秒後(この時までにデバイスは平衡状態になる。)
に、赤外線熱イメージシステムを用いて、PTC要素表
面の最大温度を求めた。本発明のデバイスは、TMの1.
2倍よりも小さい、好ましくはTMの1.1倍よりも小さ
い、特にTMよりも小さい最大温度を有する。既知のデ
バイスは、実質的に更に高い最大温度、例えばTMの少
なくとも1.25倍の最大温度を有している。デバイス
が移行する間でPTC要素を観測する場合に、要素の小
部分が一定時間においてTMの1.2倍よりも高い温度に
達するのが見られることがある。しかし、デバイスが移
行する間、PTC要素表面のどの部分もTMの1.2倍よ
りも高い温度に達しないことが好ましい。
【0020】上記試験回路は、デバイスの耐電圧性を試
験するためにも用いられる。この試験において、スイッ
チを1秒間閉じ(これはデバイスを移行させるのに充分
である。)、次いでデバイスを90秒間冷却し、再びスイ
ッチを1秒間閉じる。デバイスが(目に見えるアークも
しくは炎によりまたは顕著な抵抗増加によりわかるよう
に)破損するまでこの順の操作を繰り返した。本発明の
好ましいデバイスは、この試験において、少なくとも1
00サイクル、好ましくは少なくとも125サイクル、
特に少なくとも150サイクルの持続寿命を有する。本
発明の好ましい回路保護デバイスは、通信システムでの
加入者系インターフェース回路において2次保護を与え
るために特に有用である。
験するためにも用いられる。この試験において、スイッ
チを1秒間閉じ(これはデバイスを移行させるのに充分
である。)、次いでデバイスを90秒間冷却し、再びスイ
ッチを1秒間閉じる。デバイスが(目に見えるアークも
しくは炎によりまたは顕著な抵抗増加によりわかるよう
に)破損するまでこの順の操作を繰り返した。本発明の
好ましいデバイスは、この試験において、少なくとも1
00サイクル、好ましくは少なくとも125サイクル、
特に少なくとも150サイクルの持続寿命を有する。本
発明の好ましい回路保護デバイスは、通信システムでの
加入者系インターフェース回路において2次保護を与え
るために特に有用である。
【0021】
【実施例】図1、図2および図3は、制限の理由により
細くなった断面の中央部分31を有するPTC導電性ポ
リマー要素3に埋設されかつ物理接触する柱状電極1お
よび2を有する回路保護デバイスの正面図、平面図およ
び側面図である。PTC要素の高さはlであり、PTC
要素の最大幅はxであり、最小幅はyであり、電極間距
離はtであり、電極幅はwである。以下に実施例を示
す。実施例1および2は比較例である。
細くなった断面の中央部分31を有するPTC導電性ポ
リマー要素3に埋設されかつ物理接触する柱状電極1お
よび2を有する回路保護デバイスの正面図、平面図およ
び側面図である。PTC要素の高さはlであり、PTC
要素の最大幅はxであり、最小幅はyであり、電極間距
離はtであり、電極幅はwである。以下に実施例を示
す。実施例1および2は比較例である。
【0022】実施例1(比較) 表1に示す成分を予め混合し、バンバリーミキサーで混
合し、ペレット化し、乾燥した。黒鉛エマルジョンで被
覆した2つの20AWGスズ被覆銅線[エレクトロダグ
(Electrodag)502、アチェソン(Acheson)市販品]の
まわりに乾燥ペレットを射出成形することにより、図1
〜3に示すような回路保護デバイス (l=0.300イ
ンチ、t=0.200インチ、x=0.092インチ、y
=0.060インチおよびw=0.032インチ) を製造
した。デバイスを窒素雰囲気中で、10℃/分で150
℃に温度上昇し、150℃で1時間保ち、2℃/分で1
10℃に冷却し、110℃で1時間保ち、2℃/分で2
3℃に冷却することにより熱処理した。次いでデバイス
を1MeV電子線により架橋した。デバイスの一面を線
量20メガラドで照射し、次いで他面を線量20メガラ
ドで照射した。その後に、デバイスを第2の上記のよう
な熱処理に付した。
合し、ペレット化し、乾燥した。黒鉛エマルジョンで被
覆した2つの20AWGスズ被覆銅線[エレクトロダグ
(Electrodag)502、アチェソン(Acheson)市販品]の
まわりに乾燥ペレットを射出成形することにより、図1
〜3に示すような回路保護デバイス (l=0.300イ
ンチ、t=0.200インチ、x=0.092インチ、y
=0.060インチおよびw=0.032インチ) を製造
した。デバイスを窒素雰囲気中で、10℃/分で150
℃に温度上昇し、150℃で1時間保ち、2℃/分で1
10℃に冷却し、110℃で1時間保ち、2℃/分で2
3℃に冷却することにより熱処理した。次いでデバイス
を1MeV電子線により架橋した。デバイスの一面を線
量20メガラドで照射し、次いで他面を線量20メガラ
ドで照射した。その後に、デバイスを第2の上記のよう
な熱処理に付した。
【0023】実施例2(比較) デバイスのそれぞれの面の放射線線量を80メガラドに
する以外は実施例1を繰り返した。 実施例3 第2熱処理後に、デバイスの一面を線量60メガラドで
照射し他面を線量60メガラドで照射してデバイスを架
橋した後、第1および第2熱処理と同様の第3熱処理で
デバイスを処理する以外は、実施例1を繰り返した。
する以外は実施例1を繰り返した。 実施例3 第2熱処理後に、デバイスの一面を線量60メガラドで
照射し他面を線量60メガラドで照射してデバイスを架
橋した後、第1および第2熱処理と同様の第3熱処理で
デバイスを処理する以外は、実施例1を繰り返した。
【0024】実施例4 デバイスのそれぞれの面を第1架橋工程において線量6
0メガラドで照射し、第2架橋工程において線量20メ
ガラドで照射する以外は実施例3を繰り返した。 実施例5 第2架橋工程においてデバイスのそれぞれの面を線量1
40メガラドで照射する以外は実施例3を繰り返した。
実施例1〜5で製造したデバイスを、上記方法により交
流600Vおよび1アンペアで試験した。結果を表2に
示す。
0メガラドで照射し、第2架橋工程において線量20メ
ガラドで照射する以外は実施例3を繰り返した。 実施例5 第2架橋工程においてデバイスのそれぞれの面を線量1
40メガラドで照射する以外は実施例3を繰り返した。
実施例1〜5で製造したデバイスを、上記方法により交
流600Vおよび1アンペアで試験した。結果を表2に
示す。
【0025】実施例6 表1に示す成分を予め混合し、バンバリーミキサーで混
合し、ペレット化し、乾燥した。黒鉛-シリケート組成
物で被覆した2つの20AWG19/32ニッケル被覆
銅線(エレクトロダグ181、アチェソン市販品)のまわ
りに乾燥ペレットを約160℃の温度で溶融押出した。押
出物を長さ0.46インチの片に切断し、それぞれの片の下
方0.20インチで導電性ポリマーを除去し、図1〜3
に示すようなデバイス (l=0.260インチ、t=
0.160インチ、x=0.090インチ、y=0.06
5インチおよびw=0.040インチ)を製造した。
合し、ペレット化し、乾燥した。黒鉛-シリケート組成
物で被覆した2つの20AWG19/32ニッケル被覆
銅線(エレクトロダグ181、アチェソン市販品)のまわ
りに乾燥ペレットを約160℃の温度で溶融押出した。押
出物を長さ0.46インチの片に切断し、それぞれの片の下
方0.20インチで導電性ポリマーを除去し、図1〜3
に示すようなデバイス (l=0.260インチ、t=
0.160インチ、x=0.090インチ、y=0.06
5インチおよびw=0.040インチ)を製造した。
【0026】デバイスを、実施例1のように熱処理し;
1.5MeV電子線を用いてデバイスの一面を線量20メ
ガラドで次いで他面を線量20メガラドで照射すること
により第1架橋し; 再び、実施例1のように熱処理し;
デバイスの一面を線量100メガラドで次いで他面を線
量100メガラドで照射することにより第2架橋し;再
び実施例1のように熱処理した。
1.5MeV電子線を用いてデバイスの一面を線量20メ
ガラドで次いで他面を線量20メガラドで照射すること
により第1架橋し; 再び、実施例1のように熱処理し;
デバイスの一面を線量100メガラドで次いで他面を線
量100メガラドで照射することにより第2架橋し;再
び実施例1のように熱処理した。
【0027】実施例7 表1に示す成分を予め混合し、バンバリーミキサーで混
合し、顆粒化し、乾燥した。20AWGニッケル被覆銅
線のまわりに顆粒を射出成形することにより、図1〜3
に示すような回路保護デバイス(l=0.375イン
チ、t=0.466インチ、x=0.060インチ、y=
0.034インチおよびw=0.032インチ) を製造し
た。
合し、顆粒化し、乾燥した。20AWGニッケル被覆銅
線のまわりに顆粒を射出成形することにより、図1〜3
に示すような回路保護デバイス(l=0.375イン
チ、t=0.466インチ、x=0.060インチ、y=
0.034インチおよびw=0.032インチ) を製造し
た。
【0028】デバイスを、実施例1のように熱処理し;
1MeV電子線を用いてデバイスの一面のみを線量20
メガラドで照射することにより第1架橋し; 再び、実施
例1のように熱処理した。電極に平行に、中央での0.
010インチ幅を除く全デバイスを電子線から遮蔽する
ようにアルミニウムテープを適用した。遮蔽したデバイ
スの一面を、線量100メガラドで照射することにより
第2架橋した。次いで、遮蔽材料を除去し、デバイスを
実施例1のように再び熱処理した。
1MeV電子線を用いてデバイスの一面のみを線量20
メガラドで照射することにより第1架橋し; 再び、実施
例1のように熱処理した。電極に平行に、中央での0.
010インチ幅を除く全デバイスを電子線から遮蔽する
ようにアルミニウムテープを適用した。遮蔽したデバイ
スの一面を、線量100メガラドで照射することにより
第2架橋した。次いで、遮蔽材料を除去し、デバイスを
実施例1のように再び熱処理した。
【0029】実施例8 表1に示す成分を予め混合し、バンバリーミキサーで混
合し、顆粒化し、乾燥した(親練り)。顆粒物をアルミナ
三水和物と体積比83.5:16.5で混合し、表1に示
す混合物を得た(最終物)。ブラベンダークロスヘッド押
出機を用いて、2つの予加熱された平行な20AWG1
9/32撚りニッケル被覆銅線のまわりにおよび撚り線
間の非中空24AWGニッケル被覆銅線心線のまわりに
混合物を溶融押出した。押出物を長さ約1.5インチの
片に切断し、導電性ポリマーをそれぞれの片の一末端か
ら剥離し、それぞれの片から心線を引き出した。このよ
うにして、心線を除去した中央に存在する穴を有する長
さ1インチ、幅0.4インチおよび深さ0.1インチの導
電性ポリマー要素に埋設された撚り線から成る回路保護
デバイスを製造した。コバルト60ガンマ線源を用いて
21.2メガラド/時で窒素雰囲気中で線量20メガラ
ドでデバイスを(一面のみを)照射することによりデバイ
スを第1架橋した。電極に平行に、中央で0.062イ
ンチ幅を除くデバイスを電子線から遮蔽するように厚さ
92ミルのアルミニウムシートを適用した。遮蔽したデ
バイスを、1MeV電子線でデバイスの一面を線量80
メガラドで照射し、他面を線量80メガラドで照射する
ことにより第2照射した。
合し、顆粒化し、乾燥した(親練り)。顆粒物をアルミナ
三水和物と体積比83.5:16.5で混合し、表1に示
す混合物を得た(最終物)。ブラベンダークロスヘッド押
出機を用いて、2つの予加熱された平行な20AWG1
9/32撚りニッケル被覆銅線のまわりにおよび撚り線
間の非中空24AWGニッケル被覆銅線心線のまわりに
混合物を溶融押出した。押出物を長さ約1.5インチの
片に切断し、導電性ポリマーをそれぞれの片の一末端か
ら剥離し、それぞれの片から心線を引き出した。このよ
うにして、心線を除去した中央に存在する穴を有する長
さ1インチ、幅0.4インチおよび深さ0.1インチの導
電性ポリマー要素に埋設された撚り線から成る回路保護
デバイスを製造した。コバルト60ガンマ線源を用いて
21.2メガラド/時で窒素雰囲気中で線量20メガラ
ドでデバイスを(一面のみを)照射することによりデバイ
スを第1架橋した。電極に平行に、中央で0.062イ
ンチ幅を除くデバイスを電子線から遮蔽するように厚さ
92ミルのアルミニウムシートを適用した。遮蔽したデ
バイスを、1MeV電子線でデバイスの一面を線量80
メガラドで照射し、他面を線量80メガラドで照射する
ことにより第2照射した。
【0030】2℃/分の速度で20から200℃にデバ
イスを外的に加熱しながらデバイスの抵抗を測定するこ
とにより、実施例2、3、7および8で製造したデバイ
スの抵抗/温度特性を求めた。組成物の抵抗率を計算
し、結果を図4のグラフに示す。このグラフにおいて、
幾つかの曲線の上部での平坦な部分は、試験装置により
測定できる最大抵抗により形成されている。
イスを外的に加熱しながらデバイスの抵抗を測定するこ
とにより、実施例2、3、7および8で製造したデバイ
スの抵抗/温度特性を求めた。組成物の抵抗率を計算
し、結果を図4のグラフに示す。このグラフにおいて、
幾つかの曲線の上部での平坦な部分は、試験装置により
測定できる最大抵抗により形成されている。
【0031】
【表1】
【0032】注) ポリエチレン(1): 商標名マーレックス(Marlex)600
3でフィリップス・ペトロレウム(Phillips Petroleum)
から市販されているDSC融点ピーク約135℃の高密度
ポリエチレン。 ポリエチレン(2): 商標名アラトン(Alathon)7050
でデュポン(DuPont)から市販されているDSC融点ピー
ク約135℃の高密度ポリエチレン。 カーボンブラック(1): 商標名スタテックス(Statex)G
でコロンビアン・ケミカルズ(Columbianchemicals)から
市販されているカーボンブラック。 カーボンブラック(2): 商標名スターリング(Starling)
SOでキャボット(Cabot)から市販されているカーボン
ブラック。 Al2O3・3H2O: 商標名ハイドラル(Hydoral)705
でアルコア(Alcoa)から市販されている三水和アルミ
ナ。 Si被覆Al2O3・3H2O(1): 商標名ソレム(Solem)
916SPでジェー・エム・ヒューバー(J.M.Huber)
から市販されている粒子寸法約0.8ミクロンのシラン
被覆三水和アルミナ。 酸化防止剤: アメリカ合衆国特許第3,986,981号
に記載されている平均重合度3〜4の4,4−チオビス
(3−メチル 1−6−t−ブチルフェノール)のオリゴ
マー。
3でフィリップス・ペトロレウム(Phillips Petroleum)
から市販されているDSC融点ピーク約135℃の高密度
ポリエチレン。 ポリエチレン(2): 商標名アラトン(Alathon)7050
でデュポン(DuPont)から市販されているDSC融点ピー
ク約135℃の高密度ポリエチレン。 カーボンブラック(1): 商標名スタテックス(Statex)G
でコロンビアン・ケミカルズ(Columbianchemicals)から
市販されているカーボンブラック。 カーボンブラック(2): 商標名スターリング(Starling)
SOでキャボット(Cabot)から市販されているカーボン
ブラック。 Al2O3・3H2O: 商標名ハイドラル(Hydoral)705
でアルコア(Alcoa)から市販されている三水和アルミ
ナ。 Si被覆Al2O3・3H2O(1): 商標名ソレム(Solem)
916SPでジェー・エム・ヒューバー(J.M.Huber)
から市販されている粒子寸法約0.8ミクロンのシラン
被覆三水和アルミナ。 酸化防止剤: アメリカ合衆国特許第3,986,981号
に記載されている平均重合度3〜4の4,4−チオビス
(3−メチル 1−6−t−ブチルフェノール)のオリゴ
マー。
【0033】
【表2】
【図1】 本発明の回路保護デバイスの正面図である。
【図2】 本発明の回路保護デバイスの平面図である。
【図3】 本発明の回路保護デバイスの側面図である。
【図4】 デバイスの抵抗率/温度曲線を示すグラフで
ある。
ある。
【符号の説明】 1,2…電極、3…PTC要素、31…中央部分。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーガレッタ・エレナー・ディープ アメリカ合衆国94022カリフォルニア、ロ ス・アルトス、ファーンドン・アベニュー 1993番 (72)発明者 ティモシー・エドワード・ファエイ アメリカ合衆国95126カリフォルニア、サ ン・ホセ、シャスタ・アベニュー1398番 (72)発明者 スティーブン・マーク・ジェイコブズ アメリカ合衆国95014カリフォルニア、カ パーチノ、リンダ・ビスタ・ドライブ 11197番
Claims (5)
- 【請求項1】 2つの電極およびPTC要素を含んでな
り、100オームよりも低い抵抗を有する回路保護デバ
イスであって、 (1)PTC要素に電気接続されており、PTC要素中に
電流を流すように電源に接続可能である2つの電極、な
らびに (2)結晶性ポリマーを含むポリマー成分および該ポリマ
ー成分に分散する粒状導電性充填剤を含んで成る導電性
ポリマー組成物を架橋して得られ、PTC挙動を示す導
電性架橋ポリマー組成物からなり、600Vの交流電源
からの1アンペアの電流により回路保護デバイスが移行
する場合に、導電性ポリマーの完全溶融温度TMの1.2
倍を越えない最高表面温度を有するPTC要素からなる
回路保護デバイス。 - 【請求項2】 PTC要素を通る電極間の幾何的最短電
流経路が、順に、第1線量D1メガラドを吸収した第1
部分、第2線量D2メガラドを吸収した第2部分、およ
び第3線量D3メガラドを吸収した第3部分を有し、こ
こでD2/D1比は少なくとも1.5であり、D2/D3比
は少なくとも1.5であり、D1とD3は同じであっても
異なってもよい請求項1記載のデバイス。 - 【請求項3】 電極は、(a)相互に平行であり、(b)PT
C要素に埋設されており、かつPTC要素に物理接触す
る請求項1記載のデバイス。 - 【請求項4】 PTC要素は面状形状を有しており、そ
れぞれの電極は、(a)面状シートであり、(b)PTC要素
に物理接触する請求項1記載のデバイス。 - 【請求項5】 (1)PTC要素に電気接続されており、
PTC要素中に電流を流すように電源に接続可能である
2つの電極、ならびに (2)(a)PTC挙動を示し、(b)ポリマー成分および該
ポリマー成分に分散する粒状導電性充填剤を含んで成
り、ならびに(c)PTC要素を通る電極間に、順に、第
1線量D1メガラドを吸収した第1部分、第2線量D2メ
ガラドを吸収した第2部分および第3線量D3メガラド
を吸収した第3部分からなる幾何的最短電流経路[ここ
でD2/D1比は少なくとも1.5であり、D2/D3比は
少なくとも1.5であり、D1とD3は同じであっても異
なってもよい。]を含んで成る放射線架橋導電性ポリマ
ー組成物から成るPTC要素を含んでなる電気デバイ
ス。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US711910 | 1985-03-14 | ||
US06/711,910 US4724417A (en) | 1985-03-14 | 1985-03-14 | Electrical devices comprising cross-linked conductive polymers |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0845703A true JPH0845703A (ja) | 1996-02-16 |
JP2793790B2 JP2793790B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=24860003
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61058013A Expired - Lifetime JP2608878B2 (ja) | 1985-03-14 | 1986-03-14 | 導電性架橋ポリマーを含む電気デバイスの製造方法 |
JP7209552A Expired - Lifetime JP2793790B2 (ja) | 1985-03-14 | 1995-08-17 | 導電性架橋ポリマーを含む電気デバイス |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61058013A Expired - Lifetime JP2608878B2 (ja) | 1985-03-14 | 1986-03-14 | 導電性架橋ポリマーを含む電気デバイスの製造方法 |
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---|---|
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JP (2) | JP2608878B2 (ja) |
KR (1) | KR940004366B1 (ja) |
AT (1) | ATE65341T1 (ja) |
AU (1) | AU587237B2 (ja) |
CA (1) | CA1240407A (ja) |
DE (1) | DE3680229D1 (ja) |
IN (1) | IN167049B (ja) |
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US5148005A (en) * | 1984-07-10 | 1992-09-15 | Raychem Corporation | Composite circuit protection devices |
US5089688A (en) * | 1984-07-10 | 1992-02-18 | Raychem Corporation | Composite circuit protection devices |
US4884163A (en) * | 1985-03-14 | 1989-11-28 | Raychem Corporation | Conductive polymer devices |
GB2194719B (en) * | 1986-08-19 | 1990-08-29 | Mohan Singh Boyal | Electrical heating cable |
US4907340A (en) * | 1987-09-30 | 1990-03-13 | Raychem Corporation | Electrical device comprising conductive polymers |
JP3335348B2 (ja) * | 1987-09-30 | 2002-10-15 | レイケム・コーポレイション | 導電性重合体を含む電気的デバイス |
US4924074A (en) * | 1987-09-30 | 1990-05-08 | Raychem Corporation | Electrical device comprising conductive polymers |
US5166658A (en) * | 1987-09-30 | 1992-11-24 | Raychem Corporation | Electrical device comprising conductive polymers |
US5057673A (en) * | 1988-05-19 | 1991-10-15 | Fluorocarbon Company | Self-current-limiting devices and method of making same |
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