JPS60184836A - 積層電導性ポリマーデバイス - Google Patents
積層電導性ポリマーデバイスInfo
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- JPS60184836A JPS60184836A JP1174085A JP1174085A JPS60184836A JP S60184836 A JPS60184836 A JP S60184836A JP 1174085 A JP1174085 A JP 1174085A JP 1174085 A JP1174085 A JP 1174085A JP S60184836 A JPS60184836 A JP S60184836A
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- conductive polymer
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、電導性ポリマー組成物を有して成る電気デバ
イスに関する。
イスに関する。
[従来技術]
結晶性ポリマーを包含するポリマーは、カーボンブラッ
クまたは他の微粉砕電導性充填剤を適当量分散すること
によって電導性にできることが知られている。いくつか
の電導性ポリマーは正温度係数(P T C5posi
Live temperature coefTici
ent)挙動として知られているものを示す。本明細書
においてrPTC挙動を示す組成物」およびrP’I’
c組成物」なる用語は、好ましくは少なくとも25のR
I4値および少なくとも10のRIOQ値、特に少なく
とら6のR3o値を有する組成物を表す。[工、4は1
4℃の差のある2つの温度での抵抗率の比、RIooは
100℃の差のある2つの温度での低坑−率の比、R3
0は30℃の差のある2つの温度での抵抗率の比゛であ
る。
クまたは他の微粉砕電導性充填剤を適当量分散すること
によって電導性にできることが知られている。いくつか
の電導性ポリマーは正温度係数(P T C5posi
Live temperature coefTici
ent)挙動として知られているものを示す。本明細書
においてrPTC挙動を示す組成物」およびrP’I’
c組成物」なる用語は、好ましくは少なくとも25のR
I4値および少なくとも10のRIOQ値、特に少なく
とら6のR3o値を有する組成物を表す。[工、4は1
4℃の差のある2つの温度での抵抗率の比、RIooは
100℃の差のある2つの温度での低坑−率の比、R3
0は30℃の差のある2つの温度での抵抗率の比゛であ
る。
電導性ポリマー要素を有して成る電気デバイス、特にヒ
ーター、回路制御デバイス、センサーは文献に記載され
ている。例えば、米国特許第2,9 52.761.2
,978,665.3,243.753.3,351,
882.3,571,777.3゜757、Og 6.
3,793,71G、3,823゜217.3,858
,144.3,861,029.3.950,604.
4,017,715.4.072.848.4,085
,286.4.117.312.4,177.376.
4.I77.44G、4゜188.276、4,237
,441.4,242゜573、/I 、2.4. G
、4 G 8.4,250,400.4.252,69
2.4,255,698.4,271.350.4,2
72,471.4,304,987.4,309,59
6.4,309,597.4゜314.230.4,3
.14,231.4..315゜237.4,317,
027.4,31.8.881.4.329,551.
4..330,704.4.334.351.4,35
2,083.4,361,799.4.388.C07
,4,398,084,4゜413.3OL 4,42
5,397.4,426゜339.4.426.633
.4,427,877.4.435,639.4,42
9,2]6および4,442 、139号;J 、Ap
plied Polymer 5cienece19.
813−815(1975)、KlasonおよびKu
bat ; Polymer Engineering
and 5cience18.649−653(19
78)、Narkis et al;西独国公開公報第
2,634,999.2,746゜602.2,821
,799号、欧州1−1許出願第38.713.38,
714.38,718.63./I40、G 7.G
79.68.C88,74,281゜87.884.9
2,406.96./1.92.843027+7.8
.84 301650.2および84 304502.
2号;ならびに米国特許出願第493,390および5
24,958号に対応する欧州特許出願を参照していた
たきたい。
ーター、回路制御デバイス、センサーは文献に記載され
ている。例えば、米国特許第2,9 52.761.2
,978,665.3,243.753.3,351,
882.3,571,777.3゜757、Og 6.
3,793,71G、3,823゜217.3,858
,144.3,861,029.3.950,604.
4,017,715.4.072.848.4,085
,286.4.117.312.4,177.376.
4.I77.44G、4゜188.276、4,237
,441.4,242゜573、/I 、2.4. G
、4 G 8.4,250,400.4.252,69
2.4,255,698.4,271.350.4,2
72,471.4,304,987.4,309,59
6.4,309,597.4゜314.230.4,3
.14,231.4..315゜237.4,317,
027.4,31.8.881.4.329,551.
4..330,704.4.334.351.4,35
2,083.4,361,799.4.388.C07
,4,398,084,4゜413.3OL 4,42
5,397.4,426゜339.4.426.633
.4,427,877.4.435,639.4,42
9,2]6および4,442 、139号;J 、Ap
plied Polymer 5cienece19.
813−815(1975)、KlasonおよびKu
bat ; Polymer Engineering
and 5cience18.649−653(19
78)、Narkis et al;西独国公開公報第
2,634,999.2,746゜602.2,821
,799号、欧州1−1許出願第38.713.38,
714.38,718.63./I40、G 7.G
79.68.C88,74,281゜87.884.9
2,406.96./1.92.843027+7.8
.84 301650.2および84 304502.
2号;ならびに米国特許出願第493,390および5
24,958号に対応する欧州特許出願を参照していた
たきたい。
〔発明の構成]
本発明者らは、正温度係数(PTC)電導性ポリマーを
ノートに成形(好ましくは溶融成形)し、同時にまたは
続いて、電極間の電流方向か電導性ポリマーノート表面
に実質的に平行になるように、相互に離れている複数の
電極を、シート内および/またはノートの片面もしくは
両面に固定することによって、優れたPTC電導性ポリ
マーデバイスができることを見出たした。電極の寸法お
よび間隔は、出来上がるデバイスの特性を決定するのに
重要である。よって、本発明の電気ヒーターにおいて、
電極は電導体としておにびI) i’ C要素の「ポッ
トライン」(即ち、大きな電圧勾配の狭い領域)の形成
を最小にする熱放散体として働く。本発明の回路保護デ
バイスにおいて、新規な設計によって特定抵抗率の電導
性ポリマー組成物から、従来形状の電極より同寸法で小
さな抵抗率(または同抵抗率で小さな司法)を打するデ
バイスを製造することができる。更に、電流密度は従来
設計のものより小さい。1つの要旨によれば、本発明は
、(1)厚さが少なくと00.002インチ(0005
cm)であり、(a)正温度係数挙動を示し、(b)Z
−7機ポリマー、および有機ポリマーに分散する粒状重
心性充填剤を含んでなる電導性ポリマー組成物から構成
される積層要素; (2)少なくと6その2つが電源に接続されて電流が積
層要素を流れ、(a)電流が電極間を流れるときに実質
的な部分の電流は積層要素表面に平行であるような、か
つ(b)積層要素表面に平行に測定した電極の平均幅:
積層要素表面に平行に測定した:[流が流れる隣接上極
間の平均距離の比は少なくと乙001・1であるような
寸法および位置をとる複数の電極 を何してなる電気デバイスを提供する。「実質的な+1
+分の電流」において、実質的な部分とは、通常少なく
とら75%、好ましくは少なくとム90%、特に少なく
とも95%である。
ノートに成形(好ましくは溶融成形)し、同時にまたは
続いて、電極間の電流方向か電導性ポリマーノート表面
に実質的に平行になるように、相互に離れている複数の
電極を、シート内および/またはノートの片面もしくは
両面に固定することによって、優れたPTC電導性ポリ
マーデバイスができることを見出たした。電極の寸法お
よび間隔は、出来上がるデバイスの特性を決定するのに
重要である。よって、本発明の電気ヒーターにおいて、
電極は電導体としておにびI) i’ C要素の「ポッ
トライン」(即ち、大きな電圧勾配の狭い領域)の形成
を最小にする熱放散体として働く。本発明の回路保護デ
バイスにおいて、新規な設計によって特定抵抗率の電導
性ポリマー組成物から、従来形状の電極より同寸法で小
さな抵抗率(または同抵抗率で小さな司法)を打するデ
バイスを製造することができる。更に、電流密度は従来
設計のものより小さい。1つの要旨によれば、本発明は
、(1)厚さが少なくと00.002インチ(0005
cm)であり、(a)正温度係数挙動を示し、(b)Z
−7機ポリマー、および有機ポリマーに分散する粒状重
心性充填剤を含んでなる電導性ポリマー組成物から構成
される積層要素; (2)少なくと6その2つが電源に接続されて電流が積
層要素を流れ、(a)電流が電極間を流れるときに実質
的な部分の電流は積層要素表面に平行であるような、か
つ(b)積層要素表面に平行に測定した電極の平均幅:
積層要素表面に平行に測定した:[流が流れる隣接上極
間の平均距離の比は少なくと乙001・1であるような
寸法および位置をとる複数の電極 を何してなる電気デバイスを提供する。「実質的な+1
+分の電流」において、実質的な部分とは、通常少なく
とら75%、好ましくは少なくとム90%、特に少なく
とも95%である。
本発明は、上記ヒーターを基材に熱接触させて配置し、
ヒーターが基材を加熱するようにヒーターに電力供給す
ることからなる括祠の加熱方法をム提供する。
ヒーターが基材を加熱するようにヒーターに電力供給す
ることからなる括祠の加熱方法をム提供する。
更に、本発明は、」−記回路医護デバイス、デバイスに
直列な電気負荷、および電源から構成される回路であっ
て、デバイスが低い抵抗率である通常作動状態を有する
回路を提供する。
直列な電気負荷、および電源から構成される回路であっ
て、デバイスが低い抵抗率である通常作動状態を有する
回路を提供する。
以下に、添(=J図面金参照して本発明を説明する。
第1図は、本発明のヒーターの平面図、第2図は、第1
図の2−2線における断面図、第3図は、本発明の別の
ヒーターの平面図、第4図は、絶縁性熱伝導性部側を更
に(−f4°る以外は第3図と同しヒーターの断面図、 第5図は、本発明の更に別のヒーターの断面図、第61
図は、本発明の回路保護デバイスの平面図、第7図は、
第6図の2−2線における断面図である。
図の2−2線における断面図、第3図は、本発明の別の
ヒーターの平面図、第4図は、絶縁性熱伝導性部側を更
に(−f4°る以外は第3図と同しヒーターの断面図、 第5図は、本発明の更に別のヒーターの断面図、第61
図は、本発明の回路保護デバイスの平面図、第7図は、
第6図の2−2線における断面図である。
本発明のデバイスは」二記に合致しない大きなデバイス
の一部分であってムよい。本発明は、例えば、(1)」
二記積層要素、ならびに(2)1つまたはそれ以上の領
域が」二記のようζあり、および(例えば、電極があま
りに離れているので月っまたはそれ以上の他の領域が一
]二記のよってない電極を有してなるデバイスを包含す
る。
の一部分であってムよい。本発明は、例えば、(1)」
二記積層要素、ならびに(2)1つまたはそれ以上の領
域が」二記のようζあり、および(例えば、電極があま
りに離れているので月っまたはそれ以上の他の領域が一
]二記のよってない電極を有してなるデバイスを包含す
る。
積層要素は、P 71’ C電導性ポリマー組成物′h
Xらなる。多くのそのような組成物は多くの4h a’
l、4!1許出願および公開(例えば、上記の乙の)に
記載されている。本発明において用いるのに好ましし)
組成物は、カーボンブラック、またはカーボンフラ・ツ
クと黒鉛の混合物を電導性充填剤として含M−!l−ろ
。
Xらなる。多くのそのような組成物は多くの4h a’
l、4!1許出願および公開(例えば、上記の乙の)に
記載されている。本発明において用いるのに好ましし)
組成物は、カーボンブラック、またはカーボンフラ・ツ
クと黒鉛の混合物を電導性充填剤として含M−!l−ろ
。
組成物は、強化されていてらいなくてしよし)非電導性
充填剤および/または非線形特性を示す充1眞剤を乙金
白してよい。1種類またはそれ以」二の充填剤は高い熱
(電導性を有するように選択してらよい。
充填剤および/または非線形特性を示す充1眞剤を乙金
白してよい。1種類またはそれ以」二の充填剤は高い熱
(電導性を有するように選択してらよい。
ポリマーは少なくとら1種類の熱i>J塑性結晶性ポリ
マーを含むことが好まし円特に有用なポリマーは、ポモ
ポリマーを包含し、オレフィンポリマー、特にポリエチ
レンおよびノクロオレフインから得られるポリアルケナ
マー、2種またはそれ以上のオレフィンのコポリマー、
1種またはそれ以」−のオレフィン(例えば、エチレン
またはプ[1ピレン)と1種またはそれ以」二のオレフ
ィン性不飽和コモノマー、好ましくは極性コモノマー(
例えば、ヒニルアセテート、アクリル酸、メチルアクリ
レートおよびエチルアクリレート)とのコポリマーであ
る。特に有用な乙のは、フルオロポリマー(オレフィン
ポリマーてあ−)てらよい。)、特にポリビニリデンフ
ルオライドおよびエチレンとテトラフルオロエチレンお
よび/またはノ(−フルオロコモノマーとのコポリマー
である。熱可塑性おにび非結晶性(例えば、弾性)ポリ
マーの混合物を包含するポリマーの混合物を用いてよい
。電導性ポリマー組成物は、成形した後または成形して
いる間に、積層要素に架橋することかできる。金属電極
を債J−要素表面に適用4−る場合、架橋は電極を適用
する前に行うことが好ましい。ごれにより接着が改良さ
れるからである。ポリマーバインダーを用いる場合、電
極を適用した後に架橋することによって改良された結果
が得られる。
マーを含むことが好まし円特に有用なポリマーは、ポモ
ポリマーを包含し、オレフィンポリマー、特にポリエチ
レンおよびノクロオレフインから得られるポリアルケナ
マー、2種またはそれ以上のオレフィンのコポリマー、
1種またはそれ以」−のオレフィン(例えば、エチレン
またはプ[1ピレン)と1種またはそれ以」二のオレフ
ィン性不飽和コモノマー、好ましくは極性コモノマー(
例えば、ヒニルアセテート、アクリル酸、メチルアクリ
レートおよびエチルアクリレート)とのコポリマーであ
る。特に有用な乙のは、フルオロポリマー(オレフィン
ポリマーてあ−)てらよい。)、特にポリビニリデンフ
ルオライドおよびエチレンとテトラフルオロエチレンお
よび/またはノ(−フルオロコモノマーとのコポリマー
である。熱可塑性おにび非結晶性(例えば、弾性)ポリ
マーの混合物を包含するポリマーの混合物を用いてよい
。電導性ポリマー組成物は、成形した後または成形して
いる間に、積層要素に架橋することかできる。金属電極
を債J−要素表面に適用4−る場合、架橋は電極を適用
する前に行うことが好ましい。ごれにより接着が改良さ
れるからである。ポリマーバインダーを用いる場合、電
極を適用した後に架橋することによって改良された結果
が得られる。
1つの態杼において、本発明のデバイスは自己訳j節ヒ
ーターであり、そのようなヒーターにおいて室温(23
℃)における電導性ポリマーの好ましい抵抗率はヒータ
ーとともに用いられる電15;(お上び積層要素の寸法
に依存するか、一般に1〜50o、oooΩ−cm(例
えば、i o o 〜+ o’o、o o 。
ーターであり、そのようなヒーターにおいて室温(23
℃)における電導性ポリマーの好ましい抵抗率はヒータ
ーとともに用いられる電15;(お上び積層要素の寸法
に依存するか、一般に1〜50o、oooΩ−cm(例
えば、i o o 〜+ o’o、o o 。
Ω・cm)、好ましくは非常に低い(6ボルトまでの)
電圧において5〜50Ω・cm、低い電圧(直流4〜6
0ボルト)において50〜1,000Ω・cm、交流約
110〜240ボルトの通常電圧においてI。
電圧において5〜50Ω・cm、低い電圧(直流4〜6
0ボルト)において50〜1,000Ω・cm、交流約
110〜240ボルトの通常電圧においてI。
000〜+0,000Ω・cm、交流240ホルトより
高い電圧において10.000〜I O0,000Ω・
Cmである。
高い電圧において10.000〜I O0,000Ω・
Cmである。
池の態様において、本発明のデバイスは回路保護デバイ
スであり、そのようなデバイスにおいて室温(23℃)
における電導性ポリマーの好ましい抵抗率はデバイスの
所望特性に依存4゛るか、一般に0.5〜I O0,0
00Ω・Cm、好ましくはI。
スであり、そのようなデバイスにおいて室温(23℃)
における電導性ポリマーの好ましい抵抗率はデバイスの
所望特性に依存4゛るか、一般に0.5〜I O0,0
00Ω・Cm、好ましくはI。
0〜100Ω・C1nである。23℃にお()るデバイ
スの抵抗は好ましくは1〜1,000Ω、特に2〜!0
0Ωである。
スの抵抗は好ましくは1〜1,000Ω、特に2〜!0
0Ωである。
ポリマーは溶融成形されていることが好ましく、溶融押
出が特に好ましい。溶融成形によって電導性粒子が(溶
融押13のように)好ましく配向する場合、電極は、電
極間を流れる電流か配向方向を(例えば、配向方向に対
して30°より大きくない、好ましくは15°より大き
くない角度で)主に流れるようになっていることか好ま
しい。溶融押J」の場合、配向方向とは押出方向である
。
出が特に好ましい。溶融成形によって電導性粒子が(溶
融押13のように)好ましく配向する場合、電極は、電
極間を流れる電流か配向方向を(例えば、配向方向に対
して30°より大きくない、好ましくは15°より大き
くない角度で)主に流れるようになっていることか好ま
しい。溶融押J」の場合、配向方向とは押出方向である
。
積層要素は非常に薄くてムよく、厚さか少なくとも00
02インチ(0,005cm)、好ましくは少なくとも
0008インチ(0,02cm)、特に少なくとも00
1インチ(0,025cm)である。積層要素の厚さに
は上限がなく、続演1〆1(およびある場合に可撓性)
から要素の厚さの−に限は一般に025インチより大き
くない。好ましいように同じ要素表面に電極を適用する
場合、要素の厚さは通常0.1インチ(0、2,5cm
)、好ましくは0゜05インヂ(0、13cm)、特に
0025インチ(006cm)より大きくない。
02インチ(0,005cm)、好ましくは少なくとも
0008インチ(0,02cm)、特に少なくとも00
1インチ(0,025cm)である。積層要素の厚さに
は上限がなく、続演1〆1(およびある場合に可撓性)
から要素の厚さの−に限は一般に025インチより大き
くない。好ましいように同じ要素表面に電極を適用する
場合、要素の厚さは通常0.1インチ(0、2,5cm
)、好ましくは0゜05インヂ(0、13cm)、特に
0025インチ(006cm)より大きくない。
本発明の重要な特徴は、電極の間隔およびIj法である
。電極は、同し積層要素表面(これが好ましい。)また
は積層要素両面に固定゛4゛るリボン形要素であること
が好ましい。リボン形電極は通常、鏡像として電導性ポ
リマー要素の両面に位置してよく、電流か望ましい方向
に確実に流れる。電極(ま、例えば同じてあっても異な
って乙よい2つの電導性ポリマー要素にはさまれること
によって、電導性ポリマー内にあってらよい。
。電極は、同し積層要素表面(これが好ましい。)また
は積層要素両面に固定゛4゛るリボン形要素であること
が好ましい。リボン形電極は通常、鏡像として電導性ポ
リマー要素の両面に位置してよく、電流か望ましい方向
に確実に流れる。電極(ま、例えば同じてあっても異な
って乙よい2つの電導性ポリマー要素にはさまれること
によって、電導性ポリマー内にあってらよい。
電極はあらゆる好都合な方法によって(例えば、ポリマ
ーフィル12技術を用いて、積層要素に電導性インクを
プリントし電極を形成することによ−、て、スパッター
によって、エソチンク工程を含む方法によって、または
予め成形した箔電極を用いろことによって)積層要素−
を二または内に固定4゛ることかできる。電極は(例え
ば、」−記技術またはユーソチンクによ−て)絶縁積層
要素表面に11ニ成されてらよく、次いて電導性ポリマ
ーは(例えば、電導性ポリマーの成形フィルl、を絶縁
要素に積層することによって)電極および絶縁積層要素
に固定される。例んば、電極はプリントされた回路板の
反対面に形成されてもよい。電極に適しノこ材料には、
金属および金属合金(例えば、銀、銅、ルテニウム、金
およびニッケル)か包含される。黒鉛を含んでなる電極
も用いることができる。
ーフィル12技術を用いて、積層要素に電導性インクを
プリントし電極を形成することによ−、て、スパッター
によって、エソチンク工程を含む方法によって、または
予め成形した箔電極を用いろことによって)積層要素−
を二または内に固定4゛ることかできる。電極は(例え
ば、」−記技術またはユーソチンクによ−て)絶縁積層
要素表面に11ニ成されてらよく、次いて電導性ポリマ
ーは(例えば、電導性ポリマーの成形フィルl、を絶縁
要素に積層することによって)電極および絶縁積層要素
に固定される。例んば、電極はプリントされた回路板の
反対面に形成されてもよい。電極に適しノこ材料には、
金属および金属合金(例えば、銀、銅、ルテニウム、金
およびニッケル)か包含される。黒鉛を含んでなる電極
も用いることができる。
積層要素表面に平行に測定した電極の平均幅:積層要素
表面に平行に測定した電流か流れろ隣接電極間の平均距
離の比は、少なくと乙0.01:L好ましくは0.1・
1(例えば、約0.25:I)であり、好ましくは多く
とも10.:I、更に好ましくは多くとも5:11特に
多くと63:1である。電極は相互に等間隔でnIEれ
でいることか好ましい。
表面に平行に測定した電流か流れろ隣接電極間の平均距
離の比は、少なくと乙0.01:L好ましくは0.1・
1(例えば、約0.25:I)であり、好ましくは多く
とも10.:I、更に好ましくは多くとも5:11特に
多くと63:1である。電極は相互に等間隔でnIEれ
でいることか好ましい。
しかし、電極間距離が変化していることは可能であり、
好ましくもある。電極は、あらゆる場所において、積層
要素表面に平行に測定した電流が流れる隣接電極間の距
離が、積層要素表面に平行に測定した電流が流れる隣接
電極間の51と均距離の10倍、好ましくは6倍、特に
3倍より大きくないような位置および寸法、をとること
が好ましい。積層要素に対して直角に見た電極の総表面
積・I −)の積層要素表面の表面積は少なくと乙OI
1であることか好ましい。
好ましくもある。電極は、あらゆる場所において、積層
要素表面に平行に測定した電流が流れる隣接電極間の距
離が、積層要素表面に平行に測定した電流が流れる隣接
電極間の51と均距離の10倍、好ましくは6倍、特に
3倍より大きくないような位置および寸法、をとること
が好ましい。積層要素に対して直角に見た電極の総表面
積・I −)の積層要素表面の表面積は少なくと乙OI
1であることか好ましい。
電極の好ましいパターンは、異な−)lこ極性の相互に
かみ合う櫛状パターン、背の反対側と相互にかみ合い、
中央前に逆の極性を両方とも有する2つの櫛状パターン
を存するある極性の中央背;背の反対側と相互にかみ合
い、相互に逆の極を杓する櫛状パターンを何す゛る中央
前(背は、直流電源を用いる場合に中間電圧にあり、交
流電源を用いる場合に(フローティングニュートラルで
あってよい)ニュートラルを与える。)を包含する。
かみ合う櫛状パターン、背の反対側と相互にかみ合い、
中央前に逆の極性を両方とも有する2つの櫛状パターン
を存するある極性の中央背;背の反対側と相互にかみ合
い、相互に逆の極を杓する櫛状パターンを何す゛る中央
前(背は、直流電源を用いる場合に中間電圧にあり、交
流電源を用いる場合に(フローティングニュートラルで
あってよい)ニュートラルを与える。)を包含する。
電極は非常に薄くてもよく(ヒーターにおいて生しる抵
抗熱がl山−足すべきらのであるように充分に薄くても
よい。)、そのような場合、デバイスは、電極用のブス
コネクタを有してよい。これらコネクタは一般に、ヒー
ターの中央線または1本の縁に沿う直線状金属ストリッ
プである。コネクタは、電極か適用された後に加えられ
てよく、またはコネクタか積層要素上に固定されて両方
の」二に電極か適用されてムよい。
抗熱がl山−足すべきらのであるように充分に薄くても
よい。)、そのような場合、デバイスは、電極用のブス
コネクタを有してよい。これらコネクタは一般に、ヒー
ターの中央線または1本の縁に沿う直線状金属ストリッ
プである。コネクタは、電極か適用された後に加えられ
てよく、またはコネクタか積層要素上に固定されて両方
の」二に電極か適用されてムよい。
本発明のデバイスは、物理的かつ電気的保護を与えるよ
うに、電導性要素および電極を覆う積層絶縁要素(また
は、保護デバイスの場合、P ’1’ C要素を包囲す
るがPTC要素から離れている容器)を何してよい。本
発明のデバイスを使用する多くの場合において、重要な
利点はデバイスが可撓性であることである。そのような
使用において好ましい絶縁要素は可撓性ポリマーフィル
ムである。
うに、電導性要素および電極を覆う積層絶縁要素(また
は、保護デバイスの場合、P ’1’ C要素を包囲す
るがPTC要素から離れている容器)を何してよい。本
発明のデバイスを使用する多くの場合において、重要な
利点はデバイスが可撓性であることである。そのような
使用において好ましい絶縁要素は可撓性ポリマーフィル
ムである。
デバイスは接着剤被覆(これは、例えば剥離ノートによ
って覆われても覆われていなくてしよい感圧f1接着剤
であってよい。)、または(例えば、デバイス自体から
)熱によって活性化する接着剤をも有してJ:Ll。
って覆われても覆われていなくてしよい感圧f1接着剤
であってよい。)、または(例えば、デバイス自体から
)熱によって活性化する接着剤をも有してJ:Ll。
特に、デバイスがヒーターである場合、デバイスは、そ
の両面または片面の全、1<分また(J一部分に、それ
から伸びてら伸びなくてもよい熱伝専性部祠(例えば、
金属箔または黒鉛らしくは炭素繊維なとの熟伝尋性粒子
が分散しているポリマー層)をら有してよい。電導性要
素は、熱伝導性でムある場合、電極および電導性ポリマ
ー要素から絶縁されるのが通常である。
の両面または片面の全、1<分また(J一部分に、それ
から伸びてら伸びなくてもよい熱伝専性部祠(例えば、
金属箔または黒鉛らしくは炭素繊維なとの熟伝尋性粒子
が分散しているポリマー層)をら有してよい。電導性要
素は、熱伝導性でムある場合、電極および電導性ポリマ
ー要素から絶縁されるのが通常である。
本発明のヒーターには、オートバイおよび自転車のハン
ドルの加熱、電気器具(例えば、車両なとの電池)の加
熱、パイプおよびタンクの加熱、アンテナの加熱、なら
びにプリントされた回路板などの7u気要素の加熱が包
含される用途がある。
ドルの加熱、電気器具(例えば、車両なとの電池)の加
熱、パイプおよびタンクの加熱、アンテナの加熱、なら
びにプリントされた回路板などの7u気要素の加熱が包
含される用途がある。
要ずれば、電導性ポリマー積層要素は、熱回復性、好ま
しくは熱収縮性であり、デバイスに電力供給されるとき
に積層要素は(例えば、隣接する拮Hに接触して合致す
るように)回復づ゛る。電極は、回復するときに形状変
化する必要がないようになっているか、または回復する
ときに、回復11!Jに変化が必要な電極のそれら部分
において孔、スリット、波形らしくは物理的に弱い他の
線に起因して変化できるようになっている。あるいは、
ヒーターはそれ自体熱回復性でなく、ヒーターか制御さ
れている温度より低い回復温度の熱回復性基材(例えば
、然収れ1°1性架橋ポリマーフイルムまたは他の成形
物品)に固定され、ヒーターに電ノ月J+、給されると
きに(好ましくは回復の実質的な妨害なく)基Hの回復
が生じる。このように使用するヒーターはリボン形電極
において複数の孔またはスリットを何し、ヒーターは特
に熱くなったときに形状変化できる。
しくは熱収縮性であり、デバイスに電力供給されるとき
に積層要素は(例えば、隣接する拮Hに接触して合致す
るように)回復づ゛る。電極は、回復するときに形状変
化する必要がないようになっているか、または回復する
ときに、回復11!Jに変化が必要な電極のそれら部分
において孔、スリット、波形らしくは物理的に弱い他の
線に起因して変化できるようになっている。あるいは、
ヒーターはそれ自体熱回復性でなく、ヒーターか制御さ
れている温度より低い回復温度の熱回復性基材(例えば
、然収れ1°1性架橋ポリマーフイルムまたは他の成形
物品)に固定され、ヒーターに電ノ月J+、給されると
きに(好ましくは回復の実質的な妨害なく)基Hの回復
が生じる。このように使用するヒーターはリボン形電極
において複数の孔またはスリットを何し、ヒーターは特
に熱くなったときに形状変化できる。
第1図45よび第2図において、積層P ’I’ C電
導性要素IIは中央前の形状て櫛状電極13および14
に相互にかみ合う電極12をその表面に何する。極性が
逆である成端パラ1川5および1Gが、電極■3および
14のにに固定されている。
導性要素IIは中央前の形状て櫛状電極13および14
に相互にかみ合う電極12をその表面に何する。極性が
逆である成端パラ1川5および1Gが、電極■3および
14のにに固定されている。
第3図において、積層P i’ C電導性ポリマー要素
11はその表面に3−)の平行なブスコネクタストリッ
プを何する。中央コネクタと外コネクタは逆の極性であ
る。電極】2,13および14が要素11ならびにコネ
クタI5およびI6の、]二にプリントされ−ζいる(
電極は、ブスコネクタによって接続された連続したスト
リップでなく、第1図のように連続゛パターンとしてプ
リントされてもよいか、この態様はより鋒済的である。
11はその表面に3−)の平行なブスコネクタストリッ
プを何する。中央コネクタと外コネクタは逆の極性であ
る。電極】2,13および14が要素11ならびにコネ
クタI5およびI6の、]二にプリントされ−ζいる(
電極は、ブスコネクタによって接続された連続したスト
リップでなく、第1図のように連続゛パターンとしてプ
リントされてもよいか、この態様はより鋒済的である。
)。
第4図において、第3図と同し電気要素をイ丁するヒー
ターであるか、電気要素を包囲4゛る絶縁ジャケット1
7、およびヒーターの1つの表面を完全に覆いその外方
向に伸びる(例えば、金属製の)熱伝導性基本部材18
をも有するヒーターの断面図を示す。
ターであるか、電気要素を包囲4゛る絶縁ジャケット1
7、およびヒーターの1つの表面を完全に覆いその外方
向に伸びる(例えば、金属製の)熱伝導性基本部材18
をも有するヒーターの断面図を示す。
第5図に43いて、相互にかみ合う電極12および13
かその1つの表面にプリントされているI〕′I″C電
導性ポリマー要素11を示す。電極の縁部分の下にブス
コネククストリップ(図示せず。)がある。
かその1つの表面にプリントされているI〕′I″C電
導性ポリマー要素11を示す。電極の縁部分の下にブス
コネククストリップ(図示せず。)がある。
第6図および第7図において、積層P ’I’ C電導
性要素IIは、相互にかみ合う櫛状の電極I2および+
3をその表面に有d−る。
性要素IIは、相互にかみ合う櫛状の電極I2および+
3をその表面に有d−る。
[実施例〕
以下に、実施例を示し本発明の詳細な説明する。
実施例1
(Union ’ CarbideからD HI)Δ−
7704として市販されている)カーボンブラック分散
エチレン/エチルアクリレートコポリマーを厚さ約0゜
04 cmおよび幅約46cmのノートに溶融押1」j
シた。
7704として市販されている)カーボンブラック分散
エチレン/エチルアクリレートコポリマーを厚さ約0゜
04 cmおよび幅約46cmのノートに溶融押1」j
シた。
シートにl 5 Mradの線量を照射し、f!Iられ
た架橋ノートを寸法7.5xlOcmの試L1.に切り
取った。
た架橋ノートを寸法7.5xlOcmの試L1.に切り
取った。
銀粒子およびエラストマーを含む市販の厚いフィルムイ
ンクを用い、複数試料の片面に第1図のような電極パタ
ーンをスクリーンプリントした。
ンクを用い、複数試料の片面に第1図のような電極パタ
ーンをスクリーンプリントした。
インクは65°Cにおいて30分間で硬化した。第1図
のように電導性接着剤によっ−ご、ブリノトシた電極に
銅箔成端パットを固定しノ為 他の試料は、ラミネートの片面に幅0.32c+nおよ
び厚さ0.0075cmの銅ブスコネクタを固定し、積
層要素およびブスコネクタの」二に電極をスクリーンプ
リントしく上記試料と同様の技術を用いた。)、ヒータ
ーに製造し、第3図のようなムのを得ノご。
のように電導性接着剤によっ−ご、ブリノトシた電極に
銅箔成端パットを固定しノ為 他の試料は、ラミネートの片面に幅0.32c+nおよ
び厚さ0.0075cmの銅ブスコネクタを固定し、積
層要素およびブスコネクタの」二に電極をスクリーンプ
リントしく上記試料と同様の技術を用いた。)、ヒータ
ーに製造し、第3図のようなムのを得ノご。
最後に、試1」両面に架橋ポリエチレンフイルノ、・を
積層し、積層剥離を防止するためにボリエチレンフイル
ムの縁を加熱封止した。絶縁フィルトがらパッチを切り
取って露出銅に鉛をハンダ(:j’ lJ4゛ることに
よって、絶縁突き通しクリップによって銅ブスコネクタ
または成端パッドに接触できた。
積層し、積層剥離を防止するためにボリエチレンフイル
ムの縁を加熱封止した。絶縁フィルトがらパッチを切り
取って露出銅に鉛をハンダ(:j’ lJ4゛ることに
よって、絶縁突き通しクリップによって銅ブスコネクタ
または成端パッドに接触できた。
実施例2
以下のようにして第6図および第7図のような回路保護
デバイスを製造した。厚さ0.005cmのアルミニウ
ム箔片から第1図の形状の2つの電極を切り取り、次い
で窒素ガス雰囲気ドで箔電極おJこび月決3,2X4.
4X0.05cmの電導性ポリマーノートを180〜2
00℃に加熱し加圧して電導性ポリマーノートの片面に
電極を固定した。
デバイスを製造した。厚さ0.005cmのアルミニウ
ム箔片から第1図の形状の2つの電極を切り取り、次い
で窒素ガス雰囲気ドで箔電極おJこび月決3,2X4.
4X0.05cmの電導性ポリマーノートを180〜2
00℃に加熱し加圧して電導性ポリマーノートの片面に
電極を固定した。
電導性ポリマーは、室温において抵抗率約4Ω・cmて
あり、5Latex Gカーボンブラック(約26゜7
体積%)含有tvlarlex 6003(45,9体
積%、■〕旧1ips市販品)を含んでいた。組成物は
押d」によってノートにした。
あり、5Latex Gカーボンブラック(約26゜7
体積%)含有tvlarlex 6003(45,9体
積%、■〕旧1ips市販品)を含んでいた。組成物は
押d」によってノートにした。
室温において約1Ωの抵抗であるデバイスは交流80ホ
ルトの電源および約25Ωの負荷抵抗と直列に接続して
試験した。デバイスに約3.0アンペアの初期電流が流
れた。約5秒後に、デバイスの抵抗は約210Ωに上昇
し、電流は約o、380アンペアに減少した。
ルトの電源および約25Ωの負荷抵抗と直列に接続して
試験した。デバイスに約3.0アンペアの初期電流が流
れた。約5秒後に、デバイスの抵抗は約210Ωに上昇
し、電流は約o、380アンペアに減少した。
第11×1は、本発明のヒーターの平面図、第2図は、
第1図の2−2線にお()る断面図、第3図は、本発明
の別のヒーターの平面図、第4図は、絶縁性熱伝導性部
材を更に存する以外は第3図と同しヒーターの断面図、 第5図は、本発明の更に別のヒーターの断面図、第6図
は、本発明の回路保護デバイスの平面図、第7図は、第
6図の2−2線にお番」ろ断面図である。 11・・積層要素、+2.13.14・電極、15゜1
6・・コネクタ、+7・絶縁ジャケット、+8一部材。 特許出願人 レイケム・コーポレイノヨン代 理 人
弁理士 前出 葆 ばか2名1コii’ijのi;−訂 内1′、二にダ18更なし) FIG 2゜ 第1頁の続き 優先権主張 019847月10日[相]米国(US@
発 明 者 ウィリアム・ディ・カ アーロマグノ ド ;)[株]628945 メリカ合衆国 94061 カリフォルニア、レッドウ
ラ・シティ、グツドウィン−アベニュー 20721を
手続補正書(自発) 昭和60年2月22日 1、事件の表示 昭和60年特許願第 011740 号2発明の名称 積層電導性ポリマーデバイス 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 アメリカ合衆国94025カリフオルニア、メン
ロパーク、コンスチチューション・ドライブ300番 名称 レイケム・コーポレイション 4代理人 5補正命令の日付 : 自 発
第1図の2−2線にお()る断面図、第3図は、本発明
の別のヒーターの平面図、第4図は、絶縁性熱伝導性部
材を更に存する以外は第3図と同しヒーターの断面図、 第5図は、本発明の更に別のヒーターの断面図、第6図
は、本発明の回路保護デバイスの平面図、第7図は、第
6図の2−2線にお番」ろ断面図である。 11・・積層要素、+2.13.14・電極、15゜1
6・・コネクタ、+7・絶縁ジャケット、+8一部材。 特許出願人 レイケム・コーポレイノヨン代 理 人
弁理士 前出 葆 ばか2名1コii’ijのi;−訂 内1′、二にダ18更なし) FIG 2゜ 第1頁の続き 優先権主張 019847月10日[相]米国(US@
発 明 者 ウィリアム・ディ・カ アーロマグノ ド ;)[株]628945 メリカ合衆国 94061 カリフォルニア、レッドウ
ラ・シティ、グツドウィン−アベニュー 20721を
手続補正書(自発) 昭和60年2月22日 1、事件の表示 昭和60年特許願第 011740 号2発明の名称 積層電導性ポリマーデバイス 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 アメリカ合衆国94025カリフオルニア、メン
ロパーク、コンスチチューション・ドライブ300番 名称 レイケム・コーポレイション 4代理人 5補正命令の日付 : 自 発
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、(1)厚さが少なくとも0.002インチ(0゜0
05 cm)であり、(a)正温度係数挙動を示し、(
b)有機ポリマー、および有機ポリマーに分散する粒状
電導性充填剤を含んでなる電導性ポリマー組成物から構
成される積層要素; (2)少なくともその2つが電源に接続されて電流が積
層要素を流れ、(a)電流が電極間を流れるときに実質
的な部分の電流は積層要素表面に平行であるような、か
つ(b)積層要素表面に平行に測定した電極の平均幅:
積層要素表面に平行に測定した電流か流れる隣接電極間
の平均距離の比は少なくとら0.01:Iであるような
寸法および位置をとる複数の電極 を有してなる電気デバイス。 2、積層要素は厚さ001〜0.1インヂ(0゜025
〜0.25cm)である第1項記載のデバイス。 3、電導性ポリマー組成物は溶融押出しされている第1
項または第2項に記載のデバイス。 4、電極は、電極間を流れる電流が押出の方向に実質的
に平行である経路を流れるように位置する第3項記載の
デバイス。 5、電極は同じ積層要素表面にプリントされている第1
〜4項のいずれかに記載のデバイス。 6、電極は、実質的に同じ距離で相互に離れている複数
の平行棒から構成されている第1〜5項のいずれかに記
載のデバイス。 7、電極の平均幅、電流か流れる隣接電極間の平均距離
の比は0.1:I〜5・1である第1〜6項のいずれか
に記載のデバイス。 8、電導性ポリマー組成物の抵抗率は23℃において1
〜100Ω・cmであることを特徴とし、抵抗2〜10
0Ωの回路保護デバイスである第1〜7項のいずれかに
記載のデバイス。 9、電導性ポリマー組成物の抵抗率は23℃において1
00〜100,000Ω’cmであることを特徴とし、
自己調節ヒーターである第1〜7項のいずれかに記載の
デバイス。 10.積層熱伝導性要素をも有する第9項記載のデバイ
ス。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US57309984A | 1984-01-23 | 1984-01-23 | |
US573099 | 1984-01-23 | ||
US628945 | 1984-07-10 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60184836A true JPS60184836A (ja) | 1985-09-20 |
Family
ID=24290654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1174085A Pending JPS60184836A (ja) | 1984-01-23 | 1985-01-23 | 積層電導性ポリマーデバイス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60184836A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62259401A (ja) * | 1986-05-02 | 1987-11-11 | 株式会社篤美産業 | Ptc半導体と電気回路とフイルムを利用したサーモコントロールの製法 |
JPH02177301A (ja) * | 1988-12-27 | 1990-07-10 | Murata Mfg Co Ltd | 回路保護用素子 |
JPH02266501A (ja) * | 1989-04-06 | 1990-10-31 | Murata Mfg Co Ltd | 有機正特性サーミスタ |
GB2461069A (en) * | 2008-06-19 | 2009-12-23 | Andrew Beswick | Low voltage conductive polymer heating system |
-
1985
- 1985-01-23 JP JP1174085A patent/JPS60184836A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62259401A (ja) * | 1986-05-02 | 1987-11-11 | 株式会社篤美産業 | Ptc半導体と電気回路とフイルムを利用したサーモコントロールの製法 |
JPH02177301A (ja) * | 1988-12-27 | 1990-07-10 | Murata Mfg Co Ltd | 回路保護用素子 |
JPH02266501A (ja) * | 1989-04-06 | 1990-10-31 | Murata Mfg Co Ltd | 有機正特性サーミスタ |
GB2461069A (en) * | 2008-06-19 | 2009-12-23 | Andrew Beswick | Low voltage conductive polymer heating system |
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