JPS6298601A - 導電性ポリマ−含有電気デバイス - Google Patents

導電性ポリマ−含有電気デバイス

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JPS6298601A
JPS6298601A JP61245157A JP24515786A JPS6298601A JP S6298601 A JPS6298601 A JP S6298601A JP 61245157 A JP61245157 A JP 61245157A JP 24515786 A JP24515786 A JP 24515786A JP S6298601 A JPS6298601 A JP S6298601A
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electrodes
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、導電性ポリマー組成物を有して成る電気デバ
イスに関する。
［従来の技術］ 導電性ポリマーは、周知である。導電性ポ１ツマ−は、
有機ポリマー中に分散させた、または有機ポリマーによ
り支持された粒状導電性充填剤を含んで成る。それらは
、ヒーターおよび回路保護デバイスに使用でき、ＰＴＣ
（正温度係数）またはＺＴＣ（零温度係数）挙動として
知られた挙動を示すことができる。
導電性ポリマー組成物およびデノ（イスに関する文献に
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゜９７８．６６５
．３，２４３，７５３．３，３５１゜８８２．３，５７
１，７７７．３，７５７，０８６．３．７９３，７１６
．３，８２３，２１７．３，８５８．１４４．３，８６
１，０２９．３，９５０，６０４．４，０１７，７１５
．４，０７２，８４８．４゜０８５．２８６．４，１１
７，３１２．４，１７７゜３７６．４，１７７．４４６
．４，１８８，２７６．４．２３７，４４１，４，２４
２，５７３．４．２４６．４．６８．４，２５０，４０
０．４．２５２，６９２．４，２５５，６９８．４，２
７１，３５０．４゜２７２．４７１．４，３０４，９８
７．４，３０９゜５９６．４，３０９，５９７．４，３
１４．２３０．４．３１４，２３１，４，３１５，２３
７．４．３１７．０２７．４，３１８，８８１．４，３
２７．３５Ｌ　　４，３３０，７０４．４，３３４，３
５１．４゜３５２．０８３．４，３６１，７９９．４，
３８８゜６０７．４，３９８，０８４．４，４１３，３
０１゜４．４２５，３９７．４，４２６，３３９．４．
４２６．６３３．４，４２７，８７７．４，４３５，６
３９．４．４２９，２１６．４．４４２，１３９．４゜
４５９．４７３．４，４８１，４９８．４，４７６゜４
５０．４，５０２，９２９．４，５１４，６２０．４．
５１７，４４９．４，５３４．８８９および４゜５６０
．４９８号；クラソンおよびクーバット（Ｋ　１ａｓｏ
ｎおよびＫ　ｕｂａｔ）　、ジャーナル・オブ・アプラ
イド・ポリマー・サイエンス（Ｊ　、ＡｐｐｌｉｅｄＰ
ｏｌｙｍｅｒ　５ｃｉｅｎｃｅ）１９．８１３−８１５
（１９７５）；ナルキス（Ｎａｒｋｉｓ）ら、ポリマー
・エンジニアリング・アンド・サイエンス（Ｐ　ｏｌｙ
ｍｅｒ　Ｅ　ｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄ　５ｃｉｅｎ
ｃｅ）１８，６４９−６５３（１９７８）；ヨーロッパ
特許出願第３８，７１３．３８．７１４．３８．７１８
，７４，２８１．９２，４０６．１１９．８０７．１３
３，７４８．１３４，１４５、！４４．１８７．１５７
，６４．０．１５８，４１０．１７５．５５０および１
７６．２８４号。
［発明の構成］ 導電性ポリマーと共に使用されてきた電極には、単線お
よび撚線、金属箔ならびに膨張および穿孔金属シートが
包含される。発明者らは、導電性ポリマーと直接物理的
に、かつ電気的に接触するミクロラフ（ｍｊｃｒｏｒｏ
ｕｇｈ）表面を有する電極を使用することにより、向上
した物理的および電気的性質が得られることを見出だし
た。「ミクロラフ」なる語は、（ａ）少なくとも０．０
３ミクロン、好ましくは少なくとも０．１ミクロン、特
にｏ、ｉ−ｔ。
０ミクロンの距離たけ表面から突出し、（ｂ）（Ｉ）５
００ミクロンを越えない、好ましくは１００ミクロンを
越えない、特に１０ミクロンを越えない、また、（１１
）好ましくは少なくとも０．０３ミクロン、特に少なく
とも０．１ミクロンである表面に平行な少なくとも１つ
の次元を存する凹凸を有して成る表面を意味するものと
して本明細書では使用している。凹凸は、電着により形
成された形状、例えば、一般に表面から突出する球状の
瘤であってよく、あるいは別の形状であってもよい。従
って、１つの要旨において、本発明は、 （１）導電性ポリマーから成る要素、および（２）導電
性ポリマー要素と直接物理的に接触するミクロラフ表面
を有する少なくともＩっの金属電極 を有して成る電極デバイスを提供する。
ミクロラフ表面を作り出す好ましい方法は電着による方
法であり、電解液にさらされる表面がミクロラフ表面に
なる。例えば、電着箔および同一または異なる金属の層
を電着により上に形成した箔（特に、電着銅ニッケル箔
）は、積層電極が必要である場合、非常に有用である。
同一または異なる金属の層を電着により上に形成した単
線または撚線（特に、ニッケル被覆を電着により上に形
成した銅線）は、円柱状電極が必要である場合、非常に
有用である。また、他の方法、例えばエツチングもしく
は例えば滑らかな表面との化学反応により滑らかな表面
から物質を除去する方法、または例えば亜鉛メッキもし
くは平滑表面への同一または異なる物質の層の付着によ
りミクロラフ表面を形成することも可能である。要すれ
ば、ミクロラフ表面は、化学的性質を変えるために処理
することができる。例えば、電着金属箔は、適当な処理
、例えば水安定性酸化物の被膜を与える処理、特に電着
銅箔の亜鉛−ニッケルまたはニッケル処理により不動態
化する（即ち、不活性にまたは化学的反応性がほとんど
ないように変える）ことがてきる。このような処理は、
例えば、金属が導電性ポリマーの分解の触媒となるよう
な場合に望ましい。また、このような処理は、導電性ポ
リマーとの適当な酸−塩基相互作用を提供するために行
うことができる。
電極上のミクロラフ表面の使用により、使用できる導電
性ポリマーの範囲が増加する。例えば、従来の金属箔を
使用する場合、金属箔に向上した付着性を提供する極性
ポリマーまたは他のポリマー成分を導電性ポリマーが含
む必要がしばしばあったが、その存在により所定の電気
的性質が低下していた。そのような成分は、ミクロラフ
電極を使用する場合、必要ではない。従って、本発明は
、特に、曲げ、膨張係数の違い、例えば軽油のような溶
剤への露出、または熱的もしくは電気的衝撃の結果とし
ての電極と導電性ポリマーの分離が予期されなかった問
題であるような状況で、より広範囲の導電性ポリマーを
使用することを可能にする。適当な導電性ポリマーは、
参考文献に記載されているものである。好ましい導電性
ポリマーには、ポリオレフィン系のもの、特に高密度ポ
リエチレン、およびフルオロポリマー系のもの、特にポ
リビニリデンフルオリドが包含される。向上した付着性
の利点には、箔積層物から非常に小さい部分の打ち抜き
ができること、および高電圧下にさらされた場合にでも
有する実質的に向上した電気的安定性か包含される。
本発明は、上述の特許および特許出願に記載されている
デバイスのいずれにても使用でき、それには、特に、例
えば１００オーム以下、特に２５オーム以下、より特に
１オーム以下の抵抗を有する回路保護デバイスが包含さ
れる。０．２インチ以下、例えば０．１５インチ以下で
あるような、また０、１インチ以下のような更に小さい
少なくとも１つの積層寸法を有する非常に小さい積層デ
バイスを、箔積層物の打ち抜きにより製造できる。
他の有用なデバイスには、自己制限ヒーター、特に全表
面積が少なくとも１．０（インチ）２、例えば少なくと
も５（インチ）２である可撓性４−トヒーターが包含さ
れる。
本発明は、ＰＴＣ導電性ポリマーに埋設した円柱状電極
、例えば、単線または撚線を有して成る回路保護デバイ
スに特に重要であることが見出だされた。そのような多
くのデバイスにおいて、従来のワイヤーを使用する場合
、十分に安定したデバイスを得るには、ワイヤーを溶融
導電性ポリマーと接触させる前にグラファイト含有組成
物でワイヤーを被覆することが望ましいことが見出ださ
れた。ミクロラフ表面を有する電極を使用することによ
り、そのような被覆を使用しなくても同等またはより良
い安定性を有するデバイスを作り出すことができる。
本発明を次の実施例により説明する。
実施例１ 高密度ポリエチレン（マーレックス（Ｍａｒｌｅｘ）６
００３、フィリップス・ペトローリアム（Ｐｈｉｌｌｉ
ｐｓＰ　ｅｔｒｏｌｅｕｍ）製）６２００ｇ、カーボン
ブラック（スタテックス（Ｓ　ｔａｔｅｘ）　Ｇ　、コ
ロンビアン・ケミカルズ（Ｃｏｌｕｍｂｉａｎ　　Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌｓ）製）５３１０ｇ、酸化チタン（ティピ
ュア（Ｔ　ｉＰ　ｕｒｅ）ＲＩ　Ｏ１、デュポン（ｄｕ
　　Ｐ　ｏｎｔ）製）７．９５５ｇおよび酸化防止剤２
０５ｇを混転し、バンバリー（Ｂ　ａｎｂｕｒｙ）ミキ
サーで混合し、水浴中に溶融押出し、ベレットにした。
乾燥後、ベレットを幅８２５インチ（２１゜Ｏｃｍ）、
厚さ０．０３０インチ（０，０７６ｃｍ）のシートに押
し出し、６インチ（１５，３ｃｍ）平方のすンブルをシ
ートから切り取った。
２６０°Ｃの加熱プレスを使用して、圧力４０００ボン
ド２分間、次いで圧カフ０００ボンド３分間で２枚の金
属箔（６ｘ６ｘＯ，０Ｏ１４インチ）間に各サンプルを
積層した。金属箔は、サンプルに隣接する表面をニッケ
ルおよび亜鉛で不動態化した電着銅箔であった。この箔
は、エイフ・インダストリーズ（Ｙ　ａｔｅｓ　　Ｉ　
ｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）からテックス（ＴＥＸ）−１とい
う商品名で市販されている。
直径が０．１２５インチ（０、３１８，ａｍ）のディス
ク形状デバイスをこの積層物から打ち抜いた。
２４ＡＷＧのニッケルメッキ綱リード線を各デバイスの
各金属箔に取り付けた。次いで、エポキシ樹脂によりデ
バイスを封入し、１１０℃３時間で硬化させた。
実施例２ 実施例１に使用した手順により、マーレックス６００３
（８０９２ｇ）、スタテックスＧ（８０７１ｇ）および
酸化防止剤２７６ｇをペレットにし、次いで、このペレ
ットからディスク形状デバイスを製造した。
実施例３ ポリピニリデンフルオリド（ＫＦｌｏｏＯ、クレム（Ｋ
　ｕｒｅｈａ）製）１５７０１ｇ、カーボンブラック（
パルカン（Ｖ　ｕｌｃａｎ）Ｘ　Ｃ−７２、カボット（
Ｃａｂｏｔ）製）３９１５ｇ、炭酸カルシウム（オムヤ
（Ｏｍｙａ）Ｂ　Ｓ　Ｉ（、オムヤ社製）６１８ｇおよ
びトリアリルイソンアヌレート１９９ｇを混合し、水浴
中に溶融押出し、ペレットにした。
ペレットを押出成形して、幅１１インチ（２７゜９　ｃ
ｍ）、厚さ０．０２０インチ（０，０５１ｃｍ）のシー
トにし、１．５ＭｅＶ電子ビームを使用して２０Ｍラド
の線量で放射線照射した。６インチ（１５゜３　ｃｍ）
平方のサンプルをシートから切り取った。
２００℃で圧力１５００ボンド４分間、圧力２００００
ボンド２分間、次いで、冷却して水冷プレスで圧力２０
０００ボンドで、２枚のポリマーノートのサンプルを２
枚の（１オンスの）電着銅箔（６×６インチ）（インタ
ーナショナル・ホイルズ（Ｉ　ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ
ｌ　　Ｆｏｉｌｓ）製）間に積層した。得られたノート
は、厚さ０．０３５インチ（０，０８９ｃｍ）であった
。平らな０．００５インチ（００１３ａｍ）銅リード線
をスラブから切り取ったサンプル（１インチ（２，５４
ｃｍ）Ｘ２インチ（５，０８ｃｍ））にハンダ付けした
。次いで、ヒーターをエポキシ樹脂に封入した。
実施例４ 高密度ポリエチレン（マーレックス６００３）７９４５
ｇ、カーボンブラック（スタテソクスＧ）７２００ｇお
よび酸化防止剤２６３ｇを混合し、水浴中に溶融押出し
、ペレットにした。乾燥後、ペレッ）−１２１８５ｇを
アルミナ三水和物（ハイドラル（Ｈｙｄｒａｌ）７０５
、アルコア（Ａｌｃｏａ）製）４７２６ｇと混合し、水
浴中に溶融押出し、ペレットにした。
乾燥後、ニッケルを公称３００〜５００マイクロインヂ
（０，７６２〜１．２７ｍｍ）の厚さで電気メッキした
２本の２２ＡＷＧ予熱単銅線の回りにクロスへラドダイ
によりペレットを溶融押出成形した。得られたストリッ
プ（約０．５８ｘ０．２５ｃｍ）をｌ　ＭｅＶ　Ｗｊ子
ビームを使用して７５Ｍラドの線量で放射線照射した。
放射線照射したストリップを約１ｃｍの長さに切断し、
これを用いて導電性ポリマー要素の長さか約０．７６ｃ
ｍであり、電極がＰＴＣポリマー要素の片端から約０．
２５ｃｍ延びた回路保護デバイスを製造した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも２つの電極および導電性ポリマーから成
    る要素を有して成る電気デバイスであって、電極の少な
    くとも１つが、（ａ）導電性ポリマー要素と直接物理的
    に接触し、（ｂ）０．１〜１００ミクロンの距離で表面
    から突出し、５００ミクロンを越えない表面に平行な少
    なくとも１つの次元を有する凹凸を有して成るミクロラ
    フ表面を有する金属電極である電気デバイス。 ２、ミクロラフ表面が、本質的に直径０．１〜１０ミク
    ロンの瘤である特許請求の範囲第１項記載のデバイス。 ３、ミクロラフ表面が電気メッキ法により形成されてい
    る特許請求の範囲第１項記載のデバイス。 ４、電極が、電着金属箔から成る特許請求の範囲第３項
    記載のデバイス。 ５、各電極が、不動態化された電着箔を有して成る特許
    請求の範囲第４項記載のデバイス。 ６、各電極が、電着ニッケル箔を有して成る特許請求の
    範囲第４項記載のデバイス。 ７、各電極が、同一または異なる金属の被覆を上に電着
    させた銅線である特許請求の範囲第１項記載のデバイス
    。 ８、各電極が、ニッケルの被覆を上に電着させた銅線で
    ある特許請求の範囲第７項記載のデバイス。 ９、導電性ポリマーがＰＴＣ挙動を示す特許請求の範囲
    第１〜８項のいずれかに記載のデバイス。 １０、少なくとも１．０（インチ）＾２の表面積を有す
    るヒーターである特許請求の範囲第１〜９項のいずれか
    に記載のデバイス。 １１、２３℃で１００オーム以下の抵抗を有する回路保
    護デバイスである特許請求の範囲第１〜１０項のいずれ
    かに記載のデバイス。
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