JP3333913B2 - 導電性重合体組成物及びｐｔｃ装置 - Google Patents
導電性重合体組成物及びｐｔｃ装置Info
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- 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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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は導電性重合体組成物
及びＰＴＣ装置に係る。
及びＰＴＣ装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】正の抵抗温度係数（ＰＴＣ）効果を示す
導電性重合体組成物を含む電気装置は電子工業に於いて
よく知られており、定温ヒータ、温度センサ、過電流制
御装置、低出力回路プロテクタの如き多数の用途を有し
ている。一つの典型的な導電性重合体ＰＴＣ組成物は、
カーボンブラック、チョップド黒鉛繊維、ニッケル粒
子、銀フレークの如き導電性充填材を含有する結晶質又
は半晶質の熱可塑性樹脂（例えばポリエチレン）又は非
晶質の熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）を含んでい
る。更に金属酸化物、発火防止剤、安定剤、酸化防止
剤、オゾン化防止剤、架橋剤、分散助剤の如き非導電性
充填材を含有する組成物もある。
導電性重合体組成物を含む電気装置は電子工業に於いて
よく知られており、定温ヒータ、温度センサ、過電流制
御装置、低出力回路プロテクタの如き多数の用途を有し
ている。一つの典型的な導電性重合体ＰＴＣ組成物は、
カーボンブラック、チョップド黒鉛繊維、ニッケル粒
子、銀フレークの如き導電性充填材を含有する結晶質又
は半晶質の熱可塑性樹脂（例えばポリエチレン）又は非
晶質の熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）を含んでい
る。更に金属酸化物、発火防止剤、安定剤、酸化防止
剤、オゾン化防止剤、架橋剤、分散助剤の如き非導電性
充填材を含有する組成物もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】例えば室温の如き低い
温度に於いては、重合体ＰＴＣ組成物はコンパクトな構
造を有し、また電流の通過に対し低い抵抗しか与えない
電気固有抵抗特性を有している。しかしかかる組成物を
含むＰＴＣ装置が遷移温度に加熱され、或いは過電流に
よる自己加熱によって遷移温度に加熱されると、大きい
熱膨脹により生じる規則配列性の低い構造に起因して電
気固有抵抗が高くなる。ＰＴＣ電気装置に於いては、か
かる高い電気固有抵抗によりロード電流が制限され、回
路の遮断が発生する。本願に於いては、ＰＴＣ効果（電
気固有抵抗の急激な上昇）が発生するスイッチング温度
（切り換わり温度）を示すためにＴs 温度が使用され
る。抵抗−温度曲線で見て電気固有抵抗の変化の急激さ
は「矩形性」と呼ばれる。即ちＴs 温度に於ける電流の
垂直度合が高くなるほど、電気固有抵抗が低い値より最
大値まで変化する温度範囲が小さくなる。ＰＴＣ装置が
低い温度に冷却されると、電気固有抵抗は理論的にはそ
の元の値に戻る。しかし実際には低温−高温−低温の温
度サイクルの数が増大するにつれて重合体ＰＴＣ組成物
の低温に於ける電気固有抵抗が次第に上昇し、「ラチェ
ット化」として知られている電気的不安定性が発生す
る。従って電気的安定性を改善すべく、化学物質や光じ
んによる導電性重合体の架橋や無機充填材又は有機添加
物の添加が一般に行われる。
温度に於いては、重合体ＰＴＣ組成物はコンパクトな構
造を有し、また電流の通過に対し低い抵抗しか与えない
電気固有抵抗特性を有している。しかしかかる組成物を
含むＰＴＣ装置が遷移温度に加熱され、或いは過電流に
よる自己加熱によって遷移温度に加熱されると、大きい
熱膨脹により生じる規則配列性の低い構造に起因して電
気固有抵抗が高くなる。ＰＴＣ電気装置に於いては、か
かる高い電気固有抵抗によりロード電流が制限され、回
路の遮断が発生する。本願に於いては、ＰＴＣ効果（電
気固有抵抗の急激な上昇）が発生するスイッチング温度
（切り換わり温度）を示すためにＴs 温度が使用され
る。抵抗−温度曲線で見て電気固有抵抗の変化の急激さ
は「矩形性」と呼ばれる。即ちＴs 温度に於ける電流の
垂直度合が高くなるほど、電気固有抵抗が低い値より最
大値まで変化する温度範囲が小さくなる。ＰＴＣ装置が
低い温度に冷却されると、電気固有抵抗は理論的にはそ
の元の値に戻る。しかし実際には低温−高温−低温の温
度サイクルの数が増大するにつれて重合体ＰＴＣ組成物
の低温に於ける電気固有抵抗が次第に上昇し、「ラチェ
ット化」として知られている電気的不安定性が発生す
る。従って電気的安定性を改善すべく、化学物質や光じ
んによる導電性重合体の架橋や無機充填材又は有機添加
物の添加が一般に行われる。
【０００４】導電性ＰＴＣ重合体組成物の製造に於いて
は、処理温度は重合体の融点を２０℃以上上回ることが
多く、そのため重合体は成形プロセス中にある程度分解
したり酸化したりする。更にＰＴＣ装置のなかには高温
度若しくは高電圧に於いて熱的不安定性を示すものがあ
り、そのため重合体のエージングが発生することがあ
る。従って熱的安定性を改善すべく、無機充填材や酸化
防止剤等が使用されることがある。
は、処理温度は重合体の融点を２０℃以上上回ることが
多く、そのため重合体は成形プロセス中にある程度分解
したり酸化したりする。更にＰＴＣ装置のなかには高温
度若しくは高電圧に於いて熱的不安定性を示すものがあ
り、そのため重合体のエージングが発生することがあ
る。従って熱的安定性を改善すべく、無機充填材や酸化
防止剤等が使用されることがある。
【０００５】ＰＴＣ電気装置の用途の一つは、過剰温度
又は過電流のサージにより惹起される故障より機器を保
護する自動リセット可能なヒューズである。この種の用
途に使用可能な重合体ＰＴＣ装置は、低いＴs 温度、即
ち一般に１２５℃未満のＴs温度を有するカーボンブラ
ックにて充填されたポリエチレンの如き導電性材料に基
づくものである。しかし例えば自動車のエンジンルーム
や他の位置に設置される部品の回路保護の如き用途に於
いては、ＰＴＣ組成物は電気固有抵抗を実質的に変更す
ることなく１２５℃程度の周囲温度に耐えることができ
なければならない。従ってこれらの用途に於いては、ポ
リエチレンをベースとするＰＴＣ装置やこれと同様のＰ
ＴＣ装置を使用することができない。従って重合体ＰＴ
Ｃ材料に関する最近の関心は高温重合体ＰＴＣ組成物
（即ち１２５℃よりも高いＴs 温度を有する組成物）を
含むに適したより高くよりはっきりとした融点を有する
重合体、共重合体又は重合体混合物を選択することに焦
点が合わされている。
又は過電流のサージにより惹起される故障より機器を保
護する自動リセット可能なヒューズである。この種の用
途に使用可能な重合体ＰＴＣ装置は、低いＴs 温度、即
ち一般に１２５℃未満のＴs温度を有するカーボンブラ
ックにて充填されたポリエチレンの如き導電性材料に基
づくものである。しかし例えば自動車のエンジンルーム
や他の位置に設置される部品の回路保護の如き用途に於
いては、ＰＴＣ組成物は電気固有抵抗を実質的に変更す
ることなく１２５℃程度の周囲温度に耐えることができ
なければならない。従ってこれらの用途に於いては、ポ
リエチレンをベースとするＰＴＣ装置やこれと同様のＰ
ＴＣ装置を使用することができない。従って重合体ＰＴ
Ｃ材料に関する最近の関心は高温重合体ＰＴＣ組成物
（即ち１２５℃よりも高いＴs 温度を有する組成物）を
含むに適したより高くよりはっきりとした融点を有する
重合体、共重合体又は重合体混合物を選択することに焦
点が合わされている。
【０００６】また多くの回路に於いては、通常の回路動
作中に於ける回路の全抵抗に与えるＰＴＣ装置の影響が
最小限に抑えられるよう、ＰＴＣ装置が非常に低い抵抗
を有する必要がある。従ってＰＴＣ装置を構成するＰＴ
Ｃ組成物が低い電気固有抵抗、即ち１０Ωcm以下の電気
固有抵抗を有し、これにより比較的小さく且つ抵抗の低
いＰＴＣ装置を製造することができることが望ましい。
また抵抗が低いだけでなく高いＰＴＣ効果（即ちＴs 温
度に於ける電気固有抵抗の変化が少なくとも３次数高い
ＰＴＣ効果）を示し、これにより高い電源電圧に耐える
ことができる保護回路装置が必要とされている。Ｔs 温
度が低い材料に比較して、幾つかの高温重合体ＰＴＣ組
成物は１０4 以上のＰＴＣ効果を示すことが解ってい
る。また高温重合体ＰＴＣ組成物は、一般に低い周囲温
度に於いてもＴs 温度が低い組成物よりも速いスイッチ
ング時間（即ちＴs に於いて電流をその初期値の５０％
まで低下させるに必要な時間）を有している。従って高
温重合体ＰＴＣ材料を含むＰＴＣ装置は低温重合体ＰＴ
Ｃ装置よりも優れた性能を有しているものと考えられ、
また用途の周囲温度に対する依存性が低いので、高温重
合体ＰＴＣ材料を含むＰＴＣ装置が望ましい。
作中に於ける回路の全抵抗に与えるＰＴＣ装置の影響が
最小限に抑えられるよう、ＰＴＣ装置が非常に低い抵抗
を有する必要がある。従ってＰＴＣ装置を構成するＰＴ
Ｃ組成物が低い電気固有抵抗、即ち１０Ωcm以下の電気
固有抵抗を有し、これにより比較的小さく且つ抵抗の低
いＰＴＣ装置を製造することができることが望ましい。
また抵抗が低いだけでなく高いＰＴＣ効果（即ちＴs 温
度に於ける電気固有抵抗の変化が少なくとも３次数高い
ＰＴＣ効果）を示し、これにより高い電源電圧に耐える
ことができる保護回路装置が必要とされている。Ｔs 温
度が低い材料に比較して、幾つかの高温重合体ＰＴＣ組
成物は１０4 以上のＰＴＣ効果を示すことが解ってい
る。また高温重合体ＰＴＣ組成物は、一般に低い周囲温
度に於いてもＴs 温度が低い組成物よりも速いスイッチ
ング時間（即ちＴs に於いて電流をその初期値の５０％
まで低下させるに必要な時間）を有している。従って高
温重合体ＰＴＣ材料を含むＰＴＣ装置は低温重合体ＰＴ
Ｃ装置よりも優れた性能を有しているものと考えられ、
また用途の周囲温度に対する依存性が低いので、高温重
合体ＰＴＣ材料を含むＰＴＣ装置が望ましい。
【０００７】ポリ（テトラフルオロエチレン）、ポリ
（ヘキサフルオロプロピレン）、ポリ（フッ化ビニリデ
ン）（ＰＶＤＦ）の単独重合体や共重合体、又はこれら
と例えばエチレン又は過フッ化ブチルエチレンとの共重
合体やターポリマーの如き高温重合体ＰＴＣ材料がＴs
温度をより一層高くするためにポリエチレンベースの材
料に代えて使用されてよいことが解っている。これらの
組成物のなかには１６０〜３００℃程度の高いＴs 温度
を示し、またＴs 温度に於いて４次数倍以上の電気固有
抵抗の変化を示すものがあった。しかしこれらの材料は
熱的安定性が悪く、また過熱されると多量の有害で腐食
性のあるフッ化水素を放出する虞れがあるので、これら
の材料を高温度の用途に使用することが制限されてい
る。
（ヘキサフルオロプロピレン）、ポリ（フッ化ビニリデ
ン）（ＰＶＤＦ）の単独重合体や共重合体、又はこれら
と例えばエチレン又は過フッ化ブチルエチレンとの共重
合体やターポリマーの如き高温重合体ＰＴＣ材料がＴs
温度をより一層高くするためにポリエチレンベースの材
料に代えて使用されてよいことが解っている。これらの
組成物のなかには１６０〜３００℃程度の高いＴs 温度
を示し、またＴs 温度に於いて４次数倍以上の電気固有
抵抗の変化を示すものがあった。しかしこれらの材料は
熱的安定性が悪く、また過熱されると多量の有害で腐食
性のあるフッ化水素を放出する虞れがあるので、これら
の材料を高温度の用途に使用することが制限されてい
る。
【０００８】ＰＴＣ特性を調査すべく他の種々の重合体
も試験された。かくして試験された重合体として、ポリ
プロピレン、塩化ポリビニル、ポリブチレン、ポリスチ
レン、ポリアミド（例えばナイロン−６、ナイロン−
８、ナイロン−６，６、ナイロン−６，１０、ナイロン
−１１）、ポリアセタール、ポリカーボネート、熱可塑
性ポリエステル（例えばポリ（ブチレンテレフタレー
ト）やポリ（エチレンテレフタレート）等がある。しか
し報告されている条件下に於いては、これらの重合体の
何れも電気固有抵抗が１０Ωcm以下の低い値である有用
な高温ＰＴＣ効果を示さなかった。
も試験された。かくして試験された重合体として、ポリ
プロピレン、塩化ポリビニル、ポリブチレン、ポリスチ
レン、ポリアミド（例えばナイロン−６、ナイロン−
８、ナイロン−６，６、ナイロン−６，１０、ナイロン
−１１）、ポリアセタール、ポリカーボネート、熱可塑
性ポリエステル（例えばポリ（ブチレンテレフタレー
ト）やポリ（エチレンテレフタレート）等がある。しか
し報告されている条件下に於いては、これらの重合体の
何れも電気固有抵抗が１０Ωcm以下の低い値である有用
な高温ＰＴＣ効果を示さなかった。
【０００９】より最近になって、非晶質熱可塑性樹脂
（結晶度１５％未満）と熱硬化性樹脂（例えばエポキシ
樹脂）との重合体混合物を含む新規な高温重合体ＰＴＣ
組成物が文献に記載されている。使用される熱可塑性樹
脂及び熱硬化性樹脂は相互に溶解可能であるので、処理
温度は実質的に低く、熱硬化性樹脂の硬化温度に依存し
た。熱硬化性樹脂が使用されることによって十分な架橋
が確保され、それ以上の架橋は行なわれなかった。しか
しこれらの組成物に於いても電気的不安定性（ラチェッ
ト化）が一つの問題であった。
（結晶度１５％未満）と熱硬化性樹脂（例えばエポキシ
樹脂）との重合体混合物を含む新規な高温重合体ＰＴＣ
組成物が文献に記載されている。使用される熱可塑性樹
脂及び熱硬化性樹脂は相互に溶解可能であるので、処理
温度は実質的に低く、熱硬化性樹脂の硬化温度に依存し
た。熱硬化性樹脂が使用されることによって十分な架橋
が確保され、それ以上の架橋は行なわれなかった。しか
しこれらの組成物に於いても電気的不安定性（ラチェッ
ト化）が一つの問題であった。
【００１０】以上の理由から、高いＴs 温度に於いて高
いＰＴＣ効果を示し、低い初期電気固有抵抗を有し、高
電圧に耐えることができ、実質的な電気的安定性及び熱
的安定性を有する他の重合体ＰＴＣ組成物及び該組成物
を含むＰＴＣ装置を開発する必要がある。
いＰＴＣ効果を示し、低い初期電気固有抵抗を有し、高
電圧に耐えることができ、実質的な電気的安定性及び熱
的安定性を有する他の重合体ＰＴＣ組成物及び該組成物
を含むＰＴＣ装置を開発する必要がある。
【００１１】
【発明の概要】本発明は、高温ＰＴＣ挙動（１５０〜１
９０℃の温度範囲内のＴs 温度）、高いＰＴＣ効果（少
なくとも１０3 倍）、低い初期抵抗（好ましくは２５℃
に於いて１０Ωcm以下）を有する導電性重合体組成物を
含む高温ＰＴＣ装置を提供するものである。特に本発明
の導電性重合体組成物は、ナイロン−１２又はナイロン
−１１を含む半晶質重合体成分と粒子状の導電性充填材
とを含んでいる。導電性充填材はカーボンブラック、黒
鉛粒子、金属粒子、それらの混合物より選択される。ま
た導電性重合体組成物は、電気的安定性を向上させるべ
く化学薬品又は光じんにより架橋されることが好まし
く、電気的安定性若しくは熱的安定性を向上させるべく
無機充填材若しくは酸化防止剤を含んでいてよい。
９０℃の温度範囲内のＴs 温度）、高いＰＴＣ効果（少
なくとも１０3 倍）、低い初期抵抗（好ましくは２５℃
に於いて１０Ωcm以下）を有する導電性重合体組成物を
含む高温ＰＴＣ装置を提供するものである。特に本発明
の導電性重合体組成物は、ナイロン−１２又はナイロン
−１１を含む半晶質重合体成分と粒子状の導電性充填材
とを含んでいる。導電性充填材はカーボンブラック、黒
鉛粒子、金属粒子、それらの混合物より選択される。ま
た導電性重合体組成物は、電気的安定性を向上させるべ
く化学薬品又は光じんにより架橋されることが好まし
く、電気的安定性若しくは熱的安定性を向上させるべく
無機充填材若しくは酸化防止剤を含んでいてよい。
【００１２】従来よりポリアミドはＴs 温度が低い（約
１２５℃未満）組成物に於いてのみ有用であり、例えば
１０1 未満の低いＰＴＣ効果を示すものと考えられてい
たので、本発明の導電性重合体組成物が上述の如き好ま
しいＰＴＣ特性を有することは驚くべきことである。
１２５℃未満）組成物に於いてのみ有用であり、例えば
１０1 未満の低いＰＴＣ効果を示すものと考えられてい
たので、本発明の導電性重合体組成物が上述の如き好ま
しいＰＴＣ特性を有することは驚くべきことである。
【００１３】また本発明の導電性重合体組成物の半晶質
重合体成分は第一の重合体に加えて１〜２０体積％の一
種又はそれ以上の半晶質重合体を含有する重合体混合物
を含んでいる。かかる追加の重合体はポリオレフィンベ
ース又はポリエステルベースの熱可塑性エラストマ又は
それらの混合物を含んでいる。
重合体成分は第一の重合体に加えて１〜２０体積％の一
種又はそれ以上の半晶質重合体を含有する重合体混合物
を含んでいる。かかる追加の重合体はポリオレフィンベ
ース又はポリエステルベースの熱可塑性エラストマ又は
それらの混合物を含んでいる。
【００１４】本発明の高温ＰＴＣ装置は、導電性重合体
組成物と、該導電性重合体組成物と電気的に接触し７０
Ｖ又はそれ以上の電圧が印加された状態にて直流電流が
導電性重合体組成物を通過することを許す少なくとも二
つの電極とを含んでいる。
組成物と、該導電性重合体組成物と電気的に接触し７０
Ｖ又はそれ以上の電圧が印加された状態にて直流電流が
導電性重合体組成物を通過することを許す少なくとも二
つの電極とを含んでいる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明による高温重合体ＰＴＣ装
置は、１２５℃よりも高いＴs 温度に於いて、好ましく
は１４０〜２００℃に於いて、更に好ましくは１５０〜
１９０℃に於いてＰＴＣ挙動を示す導電性重合体組成物
を含んでいる。導電性重合体組成物は高いＰＴＣ効果を
示す。即ち、抵抗と温度との関係の曲線で見て最大の抵
抗値は、２５℃に於ける初期抵抗よりも好ましくは１０
4 倍高く、少なくとも１０3 倍高い。好ましい重合体組
成物は２５℃に於いて１００Ωcm又はそれ以下の初期抵
抗を有し、より好ましくは１０Ωcm又はそれ以下の初期
抵抗を有し、従って後に説明する如く形状及び大きさが
適正に設定されると、ＰＴＣ装置は１０〜１００mΩ、
好ましくは１５〜７５ mΩの低い抵抗を有する。
置は、１２５℃よりも高いＴs 温度に於いて、好ましく
は１４０〜２００℃に於いて、更に好ましくは１５０〜
１９０℃に於いてＰＴＣ挙動を示す導電性重合体組成物
を含んでいる。導電性重合体組成物は高いＰＴＣ効果を
示す。即ち、抵抗と温度との関係の曲線で見て最大の抵
抗値は、２５℃に於ける初期抵抗よりも好ましくは１０
4 倍高く、少なくとも１０3 倍高い。好ましい重合体組
成物は２５℃に於いて１００Ωcm又はそれ以下の初期抵
抗を有し、より好ましくは１０Ωcm又はそれ以下の初期
抵抗を有し、従って後に説明する如く形状及び大きさが
適正に設定されると、ＰＴＣ装置は１０〜１００mΩ、
好ましくは１５〜７５ mΩの低い抵抗を有する。
【００１６】本発明による高温ＰＴＣ装置に使用される
導電性重合体組成物は重合体成分を含み、重合体成分は
ナイロン−１２又はナイロン−１１又は他の半晶質重合
体、好ましくはポリオレフィンベース又はポリエステル
ベースの熱可塑性エラストマとナイロン−１２又はナイ
ロン−１１との重合体混合物であってよい。また重合体
組成物は後に説明する如く更に粒子状の導電性充填材を
含んでいる。
導電性重合体組成物は重合体成分を含み、重合体成分は
ナイロン−１２又はナイロン−１１又は他の半晶質重合
体、好ましくはポリオレフィンベース又はポリエステル
ベースの熱可塑性エラストマとナイロン−１２又はナイ
ロン−１１との重合体混合物であってよい。また重合体
組成物は後に説明する如く更に粒子状の導電性充填材を
含んでいる。
【００１７】導電性重合体組成物のＴs 温度は重合体マ
トリックスの融点Ｔm よりも僅かに低いことが知られて
いる。従って理論によれば重合体ＰＴＣ組成物は重合体
の融点が十分に高ければ高いＴs 温度を示す。また重合
体の熱膨脹係数が融点Ｔm の近傍に於いて非常に高い場
合には、ＰＴＣ効果も高くなる。更に重合体の結晶度が
高ければ高いほど抵抗の急激な上昇が発生する温度範囲
が小さくなる。従って結晶性重合体は抵抗と温度との関
係の曲線で見てより高い矩形性、即ちより高い電気的安
定性を示す。
トリックスの融点Ｔm よりも僅かに低いことが知られて
いる。従って理論によれば重合体ＰＴＣ組成物は重合体
の融点が十分に高ければ高いＴs 温度を示す。また重合
体の熱膨脹係数が融点Ｔm の近傍に於いて非常に高い場
合には、ＰＴＣ効果も高くなる。更に重合体の結晶度が
高ければ高いほど抵抗の急激な上昇が発生する温度範囲
が小さくなる。従って結晶性重合体は抵抗と温度との関
係の曲線で見てより高い矩形性、即ちより高い電気的安
定性を示す。
【００１８】本発明の導電性重合体組成物に於いて好ま
しい半晶質の重合体成分は、２０〜７０％の範囲、好ま
しくは２５〜６０％の範囲の結晶度を有する。高いＴs
温度及び高いＰＴＣ効果を有する組成物を得るために
は、半晶質重合体は１５０〜２００℃の温度範囲、好ま
しくは１６０〜１９５℃の温度範囲に融点Ｔm を有し、
Ｔm 〜Ｔm −１０℃の温度範囲に於いて高い（２５℃に
於ける熱膨張係数よりも少なくとも３倍高い）熱膨脹係
数を有していることが好ましい。また重合体は融点Ｔm
より少なくとも２０℃以上で好ましくは４０℃未満高い
処理温度に於ける分解に実質的に耐えることが好まし
い。
しい半晶質の重合体成分は、２０〜７０％の範囲、好ま
しくは２５〜６０％の範囲の結晶度を有する。高いＴs
温度及び高いＰＴＣ効果を有する組成物を得るために
は、半晶質重合体は１５０〜２００℃の温度範囲、好ま
しくは１６０〜１９５℃の温度範囲に融点Ｔm を有し、
Ｔm 〜Ｔm −１０℃の温度範囲に於いて高い（２５℃に
於ける熱膨張係数よりも少なくとも３倍高い）熱膨脹係
数を有していることが好ましい。また重合体は融点Ｔm
より少なくとも２０℃以上で好ましくは４０℃未満高い
処理温度に於ける分解に実質的に耐えることが好まし
い。
【００１９】本発明に於いて使用されるに適した第一の
重合体として、アメリカ合衆国ペンシルバニア州、フィ
ラデルフィア所在のElf Atochem North America, Inc.
よりAesno-TLなる商品名にて販売され、或いはアメリカ
合衆国サウスカロライナ州、サムター所在のEMS Americ
an Grilon, Inc. よりGrilamid L20G なる商品名にて販
売されているナイロン−１２がある。また本発明に於い
て使用されるに適したナイロン−１１重合体は、Besno-
TLなる商品名にてElf Atochem North America,Inc. よ
り販売されている。これらのナイロン重合体は２５％又
はそれ以上の結晶度を有し、１７０℃又はそれ以上の融
点Ｔm を有している。２５℃及びＴm 〜Ｔm −１０℃の
範囲内に於けるこれらの重合体の熱膨張係数γが下記の
表１に示されている。
重合体として、アメリカ合衆国ペンシルバニア州、フィ
ラデルフィア所在のElf Atochem North America, Inc.
よりAesno-TLなる商品名にて販売され、或いはアメリカ
合衆国サウスカロライナ州、サムター所在のEMS Americ
an Grilon, Inc. よりGrilamid L20G なる商品名にて販
売されているナイロン−１２がある。また本発明に於い
て使用されるに適したナイロン−１１重合体は、Besno-
TLなる商品名にてElf Atochem North America,Inc. よ
り販売されている。これらのナイロン重合体は２５％又
はそれ以上の結晶度を有し、１７０℃又はそれ以上の融
点Ｔm を有している。２５℃及びＴm 〜Ｔm −１０℃の
範囲内に於けるこれらの重合体の熱膨張係数γが下記の
表１に示されている。
【００２０】また重合体組成物の半晶質重合体成分は、
第一の重合体に加えて１〜２０体積％の第二の半晶質重
合体を含有する重合体混合物を含んでいてよい。第二の
半晶質重合体はポリオレフィンベース又はポリエステル
ベースの熱可塑性エラストマを含んでいることが好まし
い。熱可塑性エラストマは１５０〜１９０℃の範囲に融
点Ｔm を有し、Ｔm 〜Ｔm −１０℃の温度範囲に於いて
２５℃に於ける熱膨張係数よりも少なくとも５倍大きい
熱膨張係数を有していることが好ましい。ナイロン−１
２又はナイロン−１１との重合体混合物を形成するに適
した熱可塑性エラストマは、アメリカ合衆国オハイオ州
アクロン所在のAdvanced Elastomer SystemsよりSantop
reneなる商品名にて販売されているポリオレフィンベー
スのエラストマ、或いはアメリカ合衆国デラウェア州、
ウイリントン所在のDuPont Engineering Polymers より
Hytrel G-4074 なる商品名にて販売されているポリエス
テルベースのエラストマである。２５℃及びＴm 〜Ｔm
−１０℃の温度範囲に於けるこれらのエラストマの熱膨
張係数が下記の表１に示されている。
第一の重合体に加えて１〜２０体積％の第二の半晶質重
合体を含有する重合体混合物を含んでいてよい。第二の
半晶質重合体はポリオレフィンベース又はポリエステル
ベースの熱可塑性エラストマを含んでいることが好まし
い。熱可塑性エラストマは１５０〜１９０℃の範囲に融
点Ｔm を有し、Ｔm 〜Ｔm −１０℃の温度範囲に於いて
２５℃に於ける熱膨張係数よりも少なくとも５倍大きい
熱膨張係数を有していることが好ましい。ナイロン−１
２又はナイロン−１１との重合体混合物を形成するに適
した熱可塑性エラストマは、アメリカ合衆国オハイオ州
アクロン所在のAdvanced Elastomer SystemsよりSantop
reneなる商品名にて販売されているポリオレフィンベー
スのエラストマ、或いはアメリカ合衆国デラウェア州、
ウイリントン所在のDuPont Engineering Polymers より
Hytrel G-4074 なる商品名にて販売されているポリエス
テルベースのエラストマである。２５℃及びＴm 〜Ｔm
−１０℃の温度範囲に於けるこれらのエラストマの熱膨
張係数が下記の表１に示されている。
【００２１】導電性重合体組成物に於ける粒子状の導電
性充填材として、カーボンブラック、黒鉛粒子、金属粒
子又はこれらの組合せがある。金属粒子としてはニッケ
ル粒子、銀フレーク、又はタングステン、モリブデン、
金、プラチナ、鉄、アルミニウム、銅、タンタル、亜
鉛、コバルト、クロム、鉛、チタン又はスズの合金より
なる粒子があるが、これらに限定されるものではない。
導電性重合体組成物に使用されるこれらの金属充填材は
当技術分野に於いて知られている。
性充填材として、カーボンブラック、黒鉛粒子、金属粒
子又はこれらの組合せがある。金属粒子としてはニッケ
ル粒子、銀フレーク、又はタングステン、モリブデン、
金、プラチナ、鉄、アルミニウム、銅、タンタル、亜
鉛、コバルト、クロム、鉛、チタン又はスズの合金より
なる粒子があるが、これらに限定されるものではない。
導電性重合体組成物に使用されるこれらの金属充填材は
当技術分野に於いて知られている。
【００２２】導電性粒子はSterling SO N550、Vulcan X
C-72、Black Pearl 700 （これらは全てアメリカ合衆国
ジョージア州、ノークロス所在のCabot Corporation よ
り販売されている）の如き非常に導電性の高いカーボン
ブラックを含んでいることが好ましく、これらのカーボ
ンブラックは導電性重合体組成物に使用されるものとし
て当技術分野に於いて知られている。Sterling SO N550
の如き好適なカーボンブラックは、ジブチルフタレート
（ＤＢＰ）の吸収により測定して、約０．０５〜０．０
８μｍの粒径を有し、０．２５〜０．５μｍの粒子集合
体寸法を有する。重合体成分に対する粒子状導電性充填
材の体積比は１０：９０〜６０：４０、好ましくは２
０：８０〜５０：５０、更に好ましくは３０：７０〜４
０：６０の範囲である。
C-72、Black Pearl 700 （これらは全てアメリカ合衆国
ジョージア州、ノークロス所在のCabot Corporation よ
り販売されている）の如き非常に導電性の高いカーボン
ブラックを含んでいることが好ましく、これらのカーボ
ンブラックは導電性重合体組成物に使用されるものとし
て当技術分野に於いて知られている。Sterling SO N550
の如き好適なカーボンブラックは、ジブチルフタレート
（ＤＢＰ）の吸収により測定して、約０．０５〜０．０
８μｍの粒径を有し、０．２５〜０．５μｍの粒子集合
体寸法を有する。重合体成分に対する粒子状導電性充填
材の体積比は１０：９０〜６０：４０、好ましくは２
０：８０〜５０：５０、更に好ましくは３０：７０〜４
０：６０の範囲である。
【００２３】導電性重合体組成物は、半晶質重合体成分
及び粒子状導電性充填材に加えて、電気的安定性及び熱
的安定性を向上させる添加物を含んでいてよい。好適な
無機添加物として酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ア
ルミニウム、酸化チタンの如き金属酸化物や、炭酸カル
シウム、炭酸マグネシウム、酸化アルミニウム三水和
物、水酸化マグネシウムの如き他の物質がある。かかる
無機添加物は組成物中に１〜１０重量％、より好ましく
は２〜８重量％の量にて存在していてよい。導電性重合
体組成物が処理される温度よりも低い融点を有すること
が好ましい有機酸化防止剤も熱的安定性を向上させるた
めに組成物に添加されてよい。かかる酸化防止剤の例と
して、Ｎ，Ｎ′−１，６−ヘキサンジルビス（３，５−
ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシベン
ゼン）プロパンアミド（アメリカ合衆国ニューヨーク
州、ホーソーン所在のCiba-Geigy Corp.より販売されて
いるIrganox-1098）、Ｎ−ステアロイル−４−アミノフ
ェノール、Ｎ−ラウロイル−４−アミノフェノールの如
きフェノール又は芳香族アミン型熱安定剤があるが、こ
れらに限定されるものではない。組成物中の有機酸化防
止剤の量は０．１〜５重量％、好ましくは０．２〜２重
量％である。また導電性重合体組成物は不活性の充填
材、オゾン化防止剤、発火防止剤、安定剤、分散助剤、
架橋剤、他の成分を当技術分野に於いて知られた種々の
量にて含有していてよい。
及び粒子状導電性充填材に加えて、電気的安定性及び熱
的安定性を向上させる添加物を含んでいてよい。好適な
無機添加物として酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ア
ルミニウム、酸化チタンの如き金属酸化物や、炭酸カル
シウム、炭酸マグネシウム、酸化アルミニウム三水和
物、水酸化マグネシウムの如き他の物質がある。かかる
無機添加物は組成物中に１〜１０重量％、より好ましく
は２〜８重量％の量にて存在していてよい。導電性重合
体組成物が処理される温度よりも低い融点を有すること
が好ましい有機酸化防止剤も熱的安定性を向上させるた
めに組成物に添加されてよい。かかる酸化防止剤の例と
して、Ｎ，Ｎ′−１，６−ヘキサンジルビス（３，５−
ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシベン
ゼン）プロパンアミド（アメリカ合衆国ニューヨーク
州、ホーソーン所在のCiba-Geigy Corp.より販売されて
いるIrganox-1098）、Ｎ−ステアロイル−４−アミノフ
ェノール、Ｎ−ラウロイル−４−アミノフェノールの如
きフェノール又は芳香族アミン型熱安定剤があるが、こ
れらに限定されるものではない。組成物中の有機酸化防
止剤の量は０．１〜５重量％、好ましくは０．２〜２重
量％である。また導電性重合体組成物は不活性の充填
材、オゾン化防止剤、発火防止剤、安定剤、分散助剤、
架橋剤、他の成分を当技術分野に於いて知られた種々の
量にて含有していてよい。
【００２４】電気的安定性を向上させるべく、導電性重
合体組成物は当技術分野に於いて知られている如く有機
過酸化化合物の如き物質により、或いは高エネルギ電
子、紫外線、又はγ線等による光じんにより架橋されて
よい。架橋は重合体成分や用途次第であるが、通常の架
橋のレベルは２〜５０Mrad、好ましくは２．５〜３０Mr
adの範囲、例えば１０Mradの光じん線量により達成され
るレベルと等価である。架橋が光じんにより行われる場
合には、組成物は電極が取り付けられる前又は取り付け
られた後の何れに於いて架橋されてもよい。
合体組成物は当技術分野に於いて知られている如く有機
過酸化化合物の如き物質により、或いは高エネルギ電
子、紫外線、又はγ線等による光じんにより架橋されて
よい。架橋は重合体成分や用途次第であるが、通常の架
橋のレベルは２〜５０Mrad、好ましくは２．５〜３０Mr
adの範囲、例えば１０Mradの光じん線量により達成され
るレベルと等価である。架橋が光じんにより行われる場
合には、組成物は電極が取り付けられる前又は取り付け
られた後の何れに於いて架橋されてもよい。
【００２５】本発明の一つの実施形態に於いては、本発
明の高温ＰＴＣ装置は図１に示されたＰＴＣチップ１と
図２に示され後に説明する電気端子１２及び１４とを含
んでいる。図１に示されている如く、ＰＴＣチップ１は
金属電極３の間にサンドイッチ状に挾まれた本発明の導
電性重合体組成物２を含んでいる。電極３及びＰＴＣ組
成物２は、厚さＴに対する幅Ｗの比が少なくとも２、好
ましくは少なくとも５、特に少なくとも１０であるよう
な厚さＴを有するチップ１の長さＬ×幅Ｗの領域全体に
亘りＰＴＣ組成物を経て電流が流れるよう配列されるこ
とが好ましい。またチップ又はＰＴＣ装置の電気抵抗は
厚さＴ及び寸法Ｗ、Ｌ次第であり、厚さＴは後述の好ま
しい抵抗が得られるよう変化される。例えば典型的なＰ
ＴＣチップは一般に０．０５〜５mm、好ましくは０．１
〜２．０mm、更に好ましくは０．２〜１．０mmの厚さを
有している。チップ又はＰＴＣ装置の全体としての形状
は図示の実施形態の形状であってよく、或いは好ましい
抵抗を達成する種々の寸法の任意の形状のものであって
よい。
明の高温ＰＴＣ装置は図１に示されたＰＴＣチップ１と
図２に示され後に説明する電気端子１２及び１４とを含
んでいる。図１に示されている如く、ＰＴＣチップ１は
金属電極３の間にサンドイッチ状に挾まれた本発明の導
電性重合体組成物２を含んでいる。電極３及びＰＴＣ組
成物２は、厚さＴに対する幅Ｗの比が少なくとも２、好
ましくは少なくとも５、特に少なくとも１０であるよう
な厚さＴを有するチップ１の長さＬ×幅Ｗの領域全体に
亘りＰＴＣ組成物を経て電流が流れるよう配列されるこ
とが好ましい。またチップ又はＰＴＣ装置の電気抵抗は
厚さＴ及び寸法Ｗ、Ｌ次第であり、厚さＴは後述の好ま
しい抵抗が得られるよう変化される。例えば典型的なＰ
ＴＣチップは一般に０．０５〜５mm、好ましくは０．１
〜２．０mm、更に好ましくは０．２〜１．０mmの厚さを
有している。チップ又はＰＴＣ装置の全体としての形状
は図示の実施形態の形状であってよく、或いは好ましい
抵抗を達成する種々の寸法の任意の形状のものであって
よい。
【００２６】一般に、厚さ一定の平坦なＰＴＣ重合体組
成物の両側に互いに対向して配置された互いに同一の面
積の二つの平坦な電極を使用することが好ましい。電極
の材料は特に限定されるものではなく、銀、銅、ニッケ
ル、アルミニウム、金等より選択されてよい。また電極
の材料は例えばニッケルにてめっきされた銅、スズにて
めっきされた銅等の如き上述の金属の組合せより選択さ
れてもよい。
成物の両側に互いに対向して配置された互いに同一の面
積の二つの平坦な電極を使用することが好ましい。電極
の材料は特に限定されるものではなく、銀、銅、ニッケ
ル、アルミニウム、金等より選択されてよい。また電極
の材料は例えばニッケルにてめっきされた銅、スズにて
めっきされた銅等の如き上述の金属の組合せより選択さ
れてもよい。
【００２７】ＰＴＣ装置１０の一つの実施形態が図２に
示されており、端子１２及び１４が図１に示されたＰＴ
Ｃチップに取り付けられている。ＰＴＣ装置に交流電流
又は直流電流が通されると、ＰＴＣ装置は２５℃に於い
て１０〜１００ mΩ、より好ましくは１５〜７５ mΩの
初期抵抗値を示す。図４に示されている如く、温度の関
数として抵抗をプロットした抵抗−温度曲線のピークに
於ける抵抗をＲpeakとすると、ＰＴＣチップ又はＰＴＣ
装置の２５℃に於ける抵抗Ｒ25に対するピーク抵抗Ｒ
peakの比は少なくとも１０3 であり、好ましくは１０4
〜１０5 である。Ｔs 温度はＰＴＣチップ又はＰＴＣ装
置の抵抗の対数値と温度との関係を示すグラフの実質的
に直線状の部分（傾斜の急激な変化を示す部分の両側に
位置する）の延長線の交点の温度として示されている。
示されており、端子１２及び１４が図１に示されたＰＴ
Ｃチップに取り付けられている。ＰＴＣ装置に交流電流
又は直流電流が通されると、ＰＴＣ装置は２５℃に於い
て１０〜１００ mΩ、より好ましくは１５〜７５ mΩの
初期抵抗値を示す。図４に示されている如く、温度の関
数として抵抗をプロットした抵抗−温度曲線のピークに
於ける抵抗をＲpeakとすると、ＰＴＣチップ又はＰＴＣ
装置の２５℃に於ける抵抗Ｒ25に対するピーク抵抗Ｒ
peakの比は少なくとも１０3 であり、好ましくは１０4
〜１０5 である。Ｔs 温度はＰＴＣチップ又はＰＴＣ装
置の抵抗の対数値と温度との関係を示すグラフの実質的
に直線状の部分（傾斜の急激な変化を示す部分の両側に
位置する）の延長線の交点の温度として示されている。
【００２８】また本発明の高温ＰＴＣ装置は、２５℃に
於ける初期抵抗をＲo とし、Ｔs 温度と２５℃との間の
１０００回の温度変化（温度サイクル）が行われた後の
２５℃に於ける抵抗をＲ1000として、抵抗Ｒo の３倍未
満、好ましくは２．５倍未満の抵抗Ｒ1000を２５℃に於
いて示す（例えば表６のデータを参照）。１回のサイク
ルの場合には、ＰＴＣ装置は故障することなく７０Ｖ又
はそれ以上の電圧に耐えることができる。ＰＴＣ装置は
故障することなく少なくとも２０Ｖ、好ましくは３０Ｖ
の電圧に耐えることが好ましい。
於ける初期抵抗をＲo とし、Ｔs 温度と２５℃との間の
１０００回の温度変化（温度サイクル）が行われた後の
２５℃に於ける抵抗をＲ1000として、抵抗Ｒo の３倍未
満、好ましくは２．５倍未満の抵抗Ｒ1000を２５℃に於
いて示す（例えば表６のデータを参照）。１回のサイク
ルの場合には、ＰＴＣ装置は故障することなく７０Ｖ又
はそれ以上の電圧に耐えることができる。ＰＴＣ装置は
故障することなく少なくとも２０Ｖ、好ましくは３０Ｖ
の電圧に耐えることが好ましい。
【００２９】本発明の導電性重合体組成物は当技術分野
に於いて公知の種々の方法により製造される。一般に重
合体又は重合体の混合物、導電性充填材、添加物（使用
される場合）が、重合体又は重合体混合物の融点よりも
少なくとも２０℃以上で４０℃未満高い処理温度に於い
て混練される。混練後にはペレットの如き任意の形態に
て均一な組成物が得られる。次いで組成物は混練時に使
用された温度と同様の温度にて圧縮成形又は押し出し成
形により薄いシートに成形される。圧縮成形又は押し出
し成形中に重合体の層の上面及び下面を覆う金属フォイ
ルの形態をなす金属電極が組成物に適用される。
に於いて公知の種々の方法により製造される。一般に重
合体又は重合体の混合物、導電性充填材、添加物（使用
される場合）が、重合体又は重合体混合物の融点よりも
少なくとも２０℃以上で４０℃未満高い処理温度に於い
て混練される。混練後にはペレットの如き任意の形態に
て均一な組成物が得られる。次いで組成物は混練時に使
用された温度と同様の温度にて圧縮成形又は押し出し成
形により薄いシートに成形される。圧縮成形又は押し出
し成形中に重合体の層の上面及び下面を覆う金属フォイ
ルの形態をなす金属電極が組成物に適用される。
【００３０】圧縮成形や押し出し成形時に採用される圧
力及び処理時間は組成物に応じて変更されてよい。例え
ばカーボンブラックの如き充填材の含有量が高いほど、
高い圧力が使用され、処理時間も長くなる。種々の含有
量にてナイロン−１２、カーボンブラック、酸化マグネ
シウムを含有する下記の例に於ける如き組成物は、５〜
６０分、好ましくは１０〜３０分の処理時間に亘り１〜
１０MPa 、好ましくは２〜４MPa の圧力にて圧縮成形さ
れる。圧力及び処理時間のパラメータを制御することに
より、種々の厚さの様々なシートが形成される。次いで
シートは所定の寸法を有し金属電極の間にサンドイッチ
状に挾まれた導電性重合体組成物を含むＰＴＣチップに
切断される。この場合もし必要ならばシートがＰＴＣチ
ップに切断される前に組成物が光じんにより架橋されて
よい。切断によってチップを形成するためのシートは均
一な厚さを有していることが好ましい。次いで電気端子
が各チップにはんだ付けされ、これによりＰＴＣ装置が
形成される。
力及び処理時間は組成物に応じて変更されてよい。例え
ばカーボンブラックの如き充填材の含有量が高いほど、
高い圧力が使用され、処理時間も長くなる。種々の含有
量にてナイロン−１２、カーボンブラック、酸化マグネ
シウムを含有する下記の例に於ける如き組成物は、５〜
６０分、好ましくは１０〜３０分の処理時間に亘り１〜
１０MPa 、好ましくは２〜４MPa の圧力にて圧縮成形さ
れる。圧力及び処理時間のパラメータを制御することに
より、種々の厚さの様々なシートが形成される。次いで
シートは所定の寸法を有し金属電極の間にサンドイッチ
状に挾まれた導電性重合体組成物を含むＰＴＣチップに
切断される。この場合もし必要ならばシートがＰＴＣチ
ップに切断される前に組成物が光じんにより架橋されて
よい。切断によってチップを形成するためのシートは均
一な厚さを有していることが好ましい。次いで電気端子
が各チップにはんだ付けされ、これによりＰＴＣ装置が
形成される。
【００３１】下記の例は本発明の導電性重合体組成物及
び高温ＰＴＣ装置の実施形態を示している。尚所望の電
気的特性及び熱的特性を達成する組成物やＰＴＣ装置を
製造する他の方法が当業者により採用されてよいので、
下記の実施形態は本発明を限定するものではない。組成
物、ＰＴＣチップ、ＰＴＣ装置はＰＴＣ特性について抵
抗−温度（Ｒ−Ｔ）試験により直接試験され、また後述
の如くスイッチング試験、過電圧試験、温度サイクル試
験により間接的に試験された。各バッチのチップより抽
出されることにより試験されたサンプルの数が下記の説
明に示されている。また下記の表に示された試験の結果
は各サンプルについて得られた値の平均値である。
び高温ＰＴＣ装置の実施形態を示している。尚所望の電
気的特性及び熱的特性を達成する組成物やＰＴＣ装置を
製造する他の方法が当業者により採用されてよいので、
下記の実施形態は本発明を限定するものではない。組成
物、ＰＴＣチップ、ＰＴＣ装置はＰＴＣ特性について抵
抗−温度（Ｒ−Ｔ）試験により直接試験され、また後述
の如くスイッチング試験、過電圧試験、温度サイクル試
験により間接的に試験された。各バッチのチップより抽
出されることにより試験されたサンプルの数が下記の説
明に示されている。また下記の表に示された試験の結果
は各サンプルについて得られた値の平均値である。
【００３２】ＰＴＣチップ及びＰＴＣ装置の抵抗は、±
０．０１ mΩの精度を有するKeithley 580のマイクロ抵
抗測定器（アメリカ合衆国オハイオ州、クリーヴランド
所在のKeithley Instruments）を使用して４線式の標準
的な方法にて測定された。２５℃に於ける平均抵抗を測
定すべく、２０〜３０個のチップ及びＰＴＣ装置の抵抗
が各ＰＴＣ組成物について測定された。チップの測定さ
れた抵抗及び幾何学的面積及び厚さより電気固有抵抗が
演算された。
０．０１ mΩの精度を有するKeithley 580のマイクロ抵
抗測定器（アメリカ合衆国オハイオ州、クリーヴランド
所在のKeithley Instruments）を使用して４線式の標準
的な方法にて測定された。２５℃に於ける平均抵抗を測
定すべく、２０〜３０個のチップ及びＰＴＣ装置の抵抗
が各ＰＴＣ組成物について測定された。チップの測定さ
れた抵抗及び幾何学的面積及び厚さより電気固有抵抗が
演算された。
【００３３】温度に対するＰＴＣ装置の抵抗又は電気固
有抵抗の挙動を求めるべく（Ｒ−Ｔ試験）、３〜４個の
ＰＴＣ装置のサンプルが毎分約２℃の一定の加熱速度を
有するオイル浴中に浸漬された。各サンプルの温度及び
抵抗又は電気固有抵抗が同様に測定された。即ち抵抗は
±０．１ mΩの精度を有するマルチメータにて測定さ
れ、温度は±０．０１℃の精度を有するＲＴＤデジタル
温度計を使用して測定された。ＰＴＣ効果がＲpeak／Ｒ
25の値として演算された。
有抵抗の挙動を求めるべく（Ｒ−Ｔ試験）、３〜４個の
ＰＴＣ装置のサンプルが毎分約２℃の一定の加熱速度を
有するオイル浴中に浸漬された。各サンプルの温度及び
抵抗又は電気固有抵抗が同様に測定された。即ち抵抗は
±０．１ mΩの精度を有するマルチメータにて測定さ
れ、温度は±０．０１℃の精度を有するＲＴＤデジタル
温度計を使用して測定された。ＰＴＣ効果がＲpeak／Ｒ
25の値として演算された。
【００３４】ＰＴＣ装置を構成するＰＴＣ組成物のＴs
温度は、例えば１０Ｖ及び１０ＡにてＰＴＣ装置に直流
電流を流すことにより行われる定電圧スイッチング試験
により測定された。高電流による自己加熱に起因してＰ
ＴＣ装置は迅速にＴs 温度に到達し、電圧が一定に維持
されていても電流が急激に低い値（オフ電流又は細流電
流）に低下し、この低い電流値はＰＴＣ装置のオフ状態
の抵抗を求めるために使用される。ＰＴＣ装置はそれら
が特定の条件（例えば１０Ｖ及び１０Ａ）下に於いて少
なくとも１５０秒間Ｔs 温度に留まり安定な状態を維持
することができれば所望のＰＴＣ効果を示す。この試験
中コンピュータが初期電圧、初期電流、オフ電流、スイ
ッチング温度、スイッチング時間を自動的に記録する。
最初の１０Ｖ／１０Ａ試験をパスしたＰＴＣ装置は、次
いでＰＴＣ装置が故障するまで例えば１５Ｖ／１０Ａ、
２０Ｖ／１０Ａ、３０Ｖ／１０Ａ、５０Ｖ／１０Ａの如
きより高い電圧でのスイッチング試験に順次付される。
ＰＴＣ装置が１５０秒間Ｔs 温度に於いて安定な状態を
維持することができなくなったり、温度変化を生じた場
合にＰＴＣ装置が故障したと判定される。この試験に於
いては３〜４種類のサンプル寸法が使用された。
温度は、例えば１０Ｖ及び１０ＡにてＰＴＣ装置に直流
電流を流すことにより行われる定電圧スイッチング試験
により測定された。高電流による自己加熱に起因してＰ
ＴＣ装置は迅速にＴs 温度に到達し、電圧が一定に維持
されていても電流が急激に低い値（オフ電流又は細流電
流）に低下し、この低い電流値はＰＴＣ装置のオフ状態
の抵抗を求めるために使用される。ＰＴＣ装置はそれら
が特定の条件（例えば１０Ｖ及び１０Ａ）下に於いて少
なくとも１５０秒間Ｔs 温度に留まり安定な状態を維持
することができれば所望のＰＴＣ効果を示す。この試験
中コンピュータが初期電圧、初期電流、オフ電流、スイ
ッチング温度、スイッチング時間を自動的に記録する。
最初の１０Ｖ／１０Ａ試験をパスしたＰＴＣ装置は、次
いでＰＴＣ装置が故障するまで例えば１５Ｖ／１０Ａ、
２０Ｖ／１０Ａ、３０Ｖ／１０Ａ、５０Ｖ／１０Ａの如
きより高い電圧でのスイッチング試験に順次付される。
ＰＴＣ装置が１５０秒間Ｔs 温度に於いて安定な状態を
維持することができなくなったり、温度変化を生じた場
合にＰＴＣ装置が故障したと判定される。この試験に於
いては３〜４種類のサンプル寸法が使用された。
【００３５】温度サイクル試験は２５℃よりＴs 温度ま
で上昇されＴs 温度より２５℃まで低下される特定の回
数のスイッチングサイクルの温度変化中スイッチングパ
ラメータ（一般に１０．５Ｖ及び１５Ａ）が一定に維持
される点を除き、スイッチング試験と同様の要領にて行
われる。ＰＴＣ装置の抵抗は特定のスイッチングサイク
ルの前後に於いて２５℃にて測定され、全サイクル数は
１０００又はそれ以上である。２５℃に於ける初期抵抗
はＲo にて示され、ｘ回の温度サイクル後の抵抗は例え
ばＲ1000の如くＲx にて示されている。この温度サイク
ル試験のサンプル寸法は実質的に５種類であった。
で上昇されＴs 温度より２５℃まで低下される特定の回
数のスイッチングサイクルの温度変化中スイッチングパ
ラメータ（一般に１０．５Ｖ及び１５Ａ）が一定に維持
される点を除き、スイッチング試験と同様の要領にて行
われる。ＰＴＣ装置の抵抗は特定のスイッチングサイク
ルの前後に於いて２５℃にて測定され、全サイクル数は
１０００又はそれ以上である。２５℃に於ける初期抵抗
はＲo にて示され、ｘ回の温度サイクル後の抵抗は例え
ばＲ1000の如くＲx にて示されている。この温度サイク
ル試験のサンプル寸法は実質的に５種類であった。
【００３６】ＰＴＣ装置が耐え得る最高電圧を測定すべ
く、過電圧試験が可変電圧電源を使用して８乃至１０個
のＰＴＣ装置のサンプルについて行われた。ＰＴＣ装置
が耐えた最高電圧は出力−電圧曲線に屈曲点が現れたと
きの電圧（「屈曲点電圧」）として求められる。
く、過電圧試験が可変電圧電源を使用して８乃至１０個
のＰＴＣ装置のサンプルについて行われた。ＰＴＣ装置
が耐えた最高電圧は出力−電圧曲線に屈曲点が現れたと
きの電圧（「屈曲点電圧」）として求められる。
【００３７】ナイロン−１２／カーボンブラック組成物
の製造 例１〜５ 種々の体積％のナイロン−１２及びカーボンブラックを
含有するナイロン−１２／カーボンブラック組成物が例
１〜５として下記の表２に示されている。各例の組成物
は、３５体積％のカーボンブラック及び６５体積％のナ
イロン−１２よりなる組成物を製造すべく下記の方法に
従って製造された。各例毎の製造方法の相違点が表２に
示されている。例１〜５のナイロン−１２（Aesno-T
L）：カーボンブラックの体積比はそれぞれ８０：２０
（２０体積％）、７５：２５（２５体積％）、７０：３
０（３０体積％）、６５：３５（３５体積％）、６０：
４０（４０体積％）である。
の製造 例１〜５ 種々の体積％のナイロン−１２及びカーボンブラックを
含有するナイロン−１２／カーボンブラック組成物が例
１〜５として下記の表２に示されている。各例の組成物
は、３５体積％のカーボンブラック及び６５体積％のナ
イロン−１２よりなる組成物を製造すべく下記の方法に
従って製造された。各例毎の製造方法の相違点が表２に
示されている。例１〜５のナイロン−１２（Aesno-T
L）：カーボンブラックの体積比はそれぞれ８０：２０
（２０体積％）、７５：２５（２５体積％）、７０：３
０（３０体積％）、６５：３５（３５体積％）、６０：
４０（４０体積％）である。
【００３８】３５体積％カーボンブラック／６５体積％
ナイロン−１２組成物の製造 １９７重量部のナイロン−１２（Aesno-TL）に対し、１
７２重量部のカーボンブラック（Sterling SO N550）及
び１３重量部の酸化マグネシウム（Aldrich Chemical C
o.）が添加された。カーボンブラックのコンパクト密度
が１．６４ g／cm3 であり、Aesno-TLの密度が１．０１
g／cm3 であるものとして演算すると、ナイロン−１
２：カーボンブラックの体積比は６５：３５である。軽
く機械的に撹拌された後、泥状の混合物が２０２〜２０
５℃の温度に於いてBrabender 混合器内にて均一に混合
された。次いでかくして形成された均一な混合物が冷却
され、ペレットに切断された。
ナイロン−１２組成物の製造 １９７重量部のナイロン−１２（Aesno-TL）に対し、１
７２重量部のカーボンブラック（Sterling SO N550）及
び１３重量部の酸化マグネシウム（Aldrich Chemical C
o.）が添加された。カーボンブラックのコンパクト密度
が１．６４ g／cm3 であり、Aesno-TLの密度が１．０１
g／cm3 であるものとして演算すると、ナイロン−１
２：カーボンブラックの体積比は６５：３５である。軽
く機械的に撹拌された後、泥状の混合物が２０２〜２０
５℃の温度に於いてBrabender 混合器内にて均一に混合
された。次いでかくして形成された均一な混合物が冷却
され、ペレットに切断された。
【００３９】かくして形成されたペレット状のナイロン
−１２／カーボンブラック混合物はその上面及び下面に
於いてニッケルめっきされた銅のフォイル電極にて覆わ
れ、３MPa の圧力及び２０５℃の温度にて２０分間に亘
り圧縮成形された。かくして圧縮成形されたシートの厚
さは約０．４〜０．５mmであった。次いでそれらのシー
トより２cm×１．１cmのチップサンプルが切り出され
た。次いで銅端子が各チップサンプルにはんだ付けさ
れ、ＰＴＣ装置が形成された。尚組成物は架橋されなか
った。
−１２／カーボンブラック混合物はその上面及び下面に
於いてニッケルめっきされた銅のフォイル電極にて覆わ
れ、３MPa の圧力及び２０５℃の温度にて２０分間に亘
り圧縮成形された。かくして圧縮成形されたシートの厚
さは約０．４〜０．５mmであった。次いでそれらのシー
トより２cm×１．１cmのチップサンプルが切り出され
た。次いで銅端子が各チップサンプルにはんだ付けさ
れ、ＰＴＣ装置が形成された。尚組成物は架橋されなか
った。
【００４０】組成物の評価（例１〜５） 例１〜５のナイロン−１２を含有する導電性組成物を含
むＰＴＣチップの２５℃に於ける電気固有抵抗が測定さ
れ、その結果が表２に示され、また図３の対数グラフと
して示されている。このデータは、２５〜４０体積％の
カーボンブラック及び７５〜６０体積％のナイロン−１
２を含有する組成物が２５℃に於いて１００Ωcm未満の
初期電気固有抵抗を示し、３０〜４０体積％のカーボン
ブラックを含有する組成物が１０Ωcm未満の好ましい初
期電気固有抵抗を示したことを示している。また２５℃
に於けるチップの平均抵抗が測定され、３５〜４０体積
％のカーボンブラックを含有する組成物を含むチップ
は、１０〜１００ mΩの好ましい初期抵抗を示し、１５
〜７５ mΩのより好ましい初期抵抗を示す。例えば３５
体積％のカーボンブラックを含有する組成物を有するチ
ップは２８．９mmの抵抗を示した。これらのチップに銅
端子がはんだ付けされＰＴＣ装置が形成されると、ＰＴ
Ｃ装置の２５℃に於ける抵抗は５０〜７５ mΩに増大し
た。
むＰＴＣチップの２５℃に於ける電気固有抵抗が測定さ
れ、その結果が表２に示され、また図３の対数グラフと
して示されている。このデータは、２５〜４０体積％の
カーボンブラック及び７５〜６０体積％のナイロン−１
２を含有する組成物が２５℃に於いて１００Ωcm未満の
初期電気固有抵抗を示し、３０〜４０体積％のカーボン
ブラックを含有する組成物が１０Ωcm未満の好ましい初
期電気固有抵抗を示したことを示している。また２５℃
に於けるチップの平均抵抗が測定され、３５〜４０体積
％のカーボンブラックを含有する組成物を含むチップ
は、１０〜１００ mΩの好ましい初期抵抗を示し、１５
〜７５ mΩのより好ましい初期抵抗を示す。例えば３５
体積％のカーボンブラックを含有する組成物を有するチ
ップは２８．９mmの抵抗を示した。これらのチップに銅
端子がはんだ付けされＰＴＣ装置が形成されると、ＰＴ
Ｃ装置の２５℃に於ける抵抗は５０〜７５ mΩに増大し
た。
【００４１】例６〜９ 下記の表３に示された例６〜９の組成物が、ナイロン−
１２がGrilamid L20Gであった点を除き例１〜５の場合
と同一の方法に従って製造された。例６〜９のナイロン
−１２：カーボンブラックの体積比は７０：３０（３０
体積％）、６７．５：３２．５（３２．５体積％）、６
５：３５（３５体積％）、６２：３８（３８体積％）で
ある。
１２がGrilamid L20Gであった点を除き例１〜５の場合
と同一の方法に従って製造された。例６〜９のナイロン
−１２：カーボンブラックの体積比は７０：３０（３０
体積％）、６７．５：３２．５（３２．５体積％）、６
５：３５（３５体積％）、６２：３８（３８体積％）で
ある。
【００４２】表３に示されている如く、Grilamid L20G
を含有する各組成物の２５℃に於ける平均電気固有抵抗
は、例１〜５の３０〜４０体積％のカーボンブラックを
含有する組成物を含むチップの電気固有抵抗に匹敵する
ものであり、それぞれ１０Ωcm未満の好ましい電気固有
抵抗値を示した。しかし３０体積％及び３２．５体積％
のカーボンブラックを含有する組成物の平均抵抗は高
く、ＰＴＣ装置の抵抗が好ましい１５〜７５ mΩの範囲
を逸脱するものであった。従ってこれらの組成物につい
てはそれ以上試験されなかった。端子が３５体積％及び
３８体積％のカーボンブラックを含有する組成物を含む
チップに取り付けられＰＴＣ装置が形成されると、２５
℃に於けるＰＴＣ装置の平均抵抗は好ましい範囲に低下
した。これらのＰＴＣ装置は故障することなく過電圧試
験中３４〜４７Ｖの平均電圧（屈曲点電圧）に耐えるこ
とができ、またスイッチング試験中２５〜３０Ｖの電圧
が印加され１０Ａの電流が通電される条件下にて少なく
とも１５０秒間Ｔs 温度を維持することができ、高いＰ
ＴＣ効果を示した。
を含有する各組成物の２５℃に於ける平均電気固有抵抗
は、例１〜５の３０〜４０体積％のカーボンブラックを
含有する組成物を含むチップの電気固有抵抗に匹敵する
ものであり、それぞれ１０Ωcm未満の好ましい電気固有
抵抗値を示した。しかし３０体積％及び３２．５体積％
のカーボンブラックを含有する組成物の平均抵抗は高
く、ＰＴＣ装置の抵抗が好ましい１５〜７５ mΩの範囲
を逸脱するものであった。従ってこれらの組成物につい
てはそれ以上試験されなかった。端子が３５体積％及び
３８体積％のカーボンブラックを含有する組成物を含む
チップに取り付けられＰＴＣ装置が形成されると、２５
℃に於けるＰＴＣ装置の平均抵抗は好ましい範囲に低下
した。これらのＰＴＣ装置は故障することなく過電圧試
験中３４〜４７Ｖの平均電圧（屈曲点電圧）に耐えるこ
とができ、またスイッチング試験中２５〜３０Ｖの電圧
が印加され１０Ａの電流が通電される条件下にて少なく
とも１５０秒間Ｔs 温度を維持することができ、高いＰ
ＴＣ効果を示した。
【００４３】例４の３５体積％のカーボンブラック及び
６５体積％のナイロン−１２を含有する組成物を含むチ
ップが更に試験されるよう選択された。架橋されていな
い組成物のＰＴＣ効果がＲ−Ｔ試験により直接測定され
た（図４及び図５参照）。これらの図に示されている如
く、この組成物のＴs 温度は１６１．３℃であり、１．
５８×１０4 のＰＴＣ効果を示す。２５℃に於ける抵抗
の値は元のレベルに戻らないが、ＰＴＣ効果の可逆性が
認められる。例１０に於いて後に説明する如く、この組
成物を架橋することにより可逆性が改善された。
６５体積％のナイロン−１２を含有する組成物を含むチ
ップが更に試験されるよう選択された。架橋されていな
い組成物のＰＴＣ効果がＲ−Ｔ試験により直接測定され
た（図４及び図５参照）。これらの図に示されている如
く、この組成物のＴs 温度は１６１．３℃であり、１．
５８×１０4 のＰＴＣ効果を示す。２５℃に於ける抵抗
の値は元のレベルに戻らないが、ＰＴＣ効果の可逆性が
認められる。例１０に於いて後に説明する如く、この組
成物を架橋することにより可逆性が改善された。
【００４４】例４の組成物のＰＴＣ効果が高いので、こ
の組成物を含むＰＴＣ装置は表４及び表６に示されたス
イッチング試験及び過電圧試験中５０Ｖ程度の高い電圧
及び３５Ａ程度の高い電流に耐えることができる。また
このＰＴＣ装置は２５℃に於いて５９．３ mΩの低い平
均抵抗を示す（表６）。
の組成物を含むＰＴＣ装置は表４及び表６に示されたス
イッチング試験及び過電圧試験中５０Ｖ程度の高い電圧
及び３５Ａ程度の高い電流に耐えることができる。また
このＰＴＣ装置は２５℃に於いて５９．３ mΩの低い平
均抵抗を示す（表６）。
【００４５】表４のデータは、２５℃に於いて種々の電
圧が印加された場合に於ける例４の３５体積％のカーボ
ンブラックを含有し架橋されていない組成物について行
われたスイッチング試験の結果を示している。Ｔs 温度
及び抵抗比（ＲT ／Ｒ0 ）の両方が印加電圧の増大と共
に増大した。このことはＰＴＣ効果が高いので、組成物
が高い電圧に耐え得ることを示している。電圧が５０Ｖ
まで増大されると、Ｔs 温度が１６４．５℃の安定な状
態で抵抗比ＲT ／Ｒ0 が４次数倍増大した。次いで組成
物は表５に示されている如く種々の周囲温度にてスイッ
チング特性について試験された。この試験の結果は−４
０℃〜５０℃の周囲温度に於いて２５Ｖの電圧及び１０
Ａの電流の条件下に於いて許容し得るスイッチング特性
を示している。
圧が印加された場合に於ける例４の３５体積％のカーボ
ンブラックを含有し架橋されていない組成物について行
われたスイッチング試験の結果を示している。Ｔs 温度
及び抵抗比（ＲT ／Ｒ0 ）の両方が印加電圧の増大と共
に増大した。このことはＰＴＣ効果が高いので、組成物
が高い電圧に耐え得ることを示している。電圧が５０Ｖ
まで増大されると、Ｔs 温度が１６４．５℃の安定な状
態で抵抗比ＲT ／Ｒ0 が４次数倍増大した。次いで組成
物は表５に示されている如く種々の周囲温度にてスイッ
チング特性について試験された。この試験の結果は−４
０℃〜５０℃の周囲温度に於いて２５Ｖの電圧及び１０
Ａの電流の条件下に於いて許容し得るスイッチング特性
を示している。
【００４６】例１０〜１３ ３５体積％のカーボンブラック及び６５体積％のナイロ
ン−１２（Aesno-TL）を含有する組成物が、端子の取り
付け前にチップがコバルト−６０の放射線源よりの種々
の線量のγ線にて光じんされた点を除き、例４の方法に
従って製造された。次いでかくして光じんされたチップ
に対し端子が取り付けられ、これにより形成されたＰＴ
Ｃ装置が１０００サイクルの温度サイクル試験に付され
た。図６に示されている如く、それぞれ例１０、１１、
１２、１３に於ける２．５、５、７．５、１０Mradのγ
線線量は、光じんされなかった例４のＰＴＣ装置の抵抗
安定性と比較して温度サイクル後のＰＴＣ装置の２５℃
に於ける抵抗安定性を改善した。１０Mradにて光じんさ
れた組成物の可逆性のあるＰＴＣ効果が図７に示されて
いる。
ン−１２（Aesno-TL）を含有する組成物が、端子の取り
付け前にチップがコバルト−６０の放射線源よりの種々
の線量のγ線にて光じんされた点を除き、例４の方法に
従って製造された。次いでかくして光じんされたチップ
に対し端子が取り付けられ、これにより形成されたＰＴ
Ｃ装置が１０００サイクルの温度サイクル試験に付され
た。図６に示されている如く、それぞれ例１０、１１、
１２、１３に於ける２．５、５、７．５、１０Mradのγ
線線量は、光じんされなかった例４のＰＴＣ装置の抵抗
安定性と比較して温度サイクル後のＰＴＣ装置の２５℃
に於ける抵抗安定性を改善した。１０Mradにて光じんさ
れた組成物の可逆性のあるＰＴＣ効果が図７に示されて
いる。
【００４７】光じんされることなく例４に従って製造さ
れたＰＴＣ装置及び光じんされた例１０〜１３に従って
製造されたＰＴＣ装置の特性の比較が下記の表６に示さ
れている。この表６より解る如く、光じんが行われる
と、ＰＴＣ効果が僅かに低下するが、１０００サイクル
までの温度サイクルが行われた後の２５℃に於けるＰＴ
Ｃ装置の電気抵抗の増大量が大きく低減されていること
より解る如く、電気的安定性が大きく改善された。
れたＰＴＣ装置及び光じんされた例１０〜１３に従って
製造されたＰＴＣ装置の特性の比較が下記の表６に示さ
れている。この表６より解る如く、光じんが行われる
と、ＰＴＣ効果が僅かに低下するが、１０００サイクル
までの温度サイクルが行われた後の２５℃に於けるＰＴ
Ｃ装置の電気抵抗の増大量が大きく低減されていること
より解る如く、電気的安定性が大きく改善された。
【００４８】例１４〜１６ ３５体積％のカーボンブラック及び６５体積％のナイロ
ン−１２（Aesno-TL）を含有する組成物が、混練中に組
成物に対し酸化防止剤（Irganox 1098）が添加された点
を除き、例４の方法に従って製造された。下記の表７の
データは酸化防止剤の添加が２５℃に於けるチップやＰ
ＴＣ装置の抵抗に実質的に悪影響を及ぼさないことを示
している。これに対し酸化防止剤が少量添加されること
により（例１４）、ＰＴＣ効果が実質的に改善され、ま
たＰＴＣ装置の高電圧（７６．７Ｖ）に耐える能力が大
きく改善された。
ン−１２（Aesno-TL）を含有する組成物が、混練中に組
成物に対し酸化防止剤（Irganox 1098）が添加された点
を除き、例４の方法に従って製造された。下記の表７の
データは酸化防止剤の添加が２５℃に於けるチップやＰ
ＴＣ装置の抵抗に実質的に悪影響を及ぼさないことを示
している。これに対し酸化防止剤が少量添加されること
により（例１４）、ＰＴＣ効果が実質的に改善され、ま
たＰＴＣ装置の高電圧（７６．７Ｖ）に耐える能力が大
きく改善された。
【００４９】
【表１】
【００５０】
【表２】
【００５１】
【表３】
【００５２】
【表４】
【００５３】
【表５】
【００５４】
【表６】
【００５５】
【表７】 以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に
説明したが、本発明は上述の実施形態や例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内にて種々の修正や変更が
可能であることは当業者にとって明らかであろう。
説明したが、本発明は上述の実施形態や例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内にて種々の修正や変更が
可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図１】二つの金属電極の間にサンドイッチ状に挾まれ
た本発明による重合体ＰＴＣ組成物を含むＰＴＣチップ
の斜視図である。
た本発明による重合体ＰＴＣ組成物を含むＰＴＣチップ
の斜視図である。
【図２】二つの端子が取り付けられた図１のＰＴＣチッ
プを含む本発明によるＰＴＣ装置の一つの実施形態を示
す斜視図である。
プを含む本発明によるＰＴＣ装置の一つの実施形態を示
す斜視図である。
【図３】ナイロン−１２及び２０〜４０体積％のカーボ
ンブラックを含む例１〜６のＰＴＣ組成物の電気固有抵
抗を示すグラフである。
ンブラックを含む例１〜６のＰＴＣ組成物の電気固有抵
抗を示すグラフである。
【図４】抵抗−温度曲線のピークに於ける抵抗をＲpeak
とし、２５℃に於ける抵抗をＲ25として、例４の３５体
積％のカーボンブラックを含有する組成物を含むＰＴＣ
装置のＰＴＣ挙動を示すグラフである。
とし、２５℃に於ける抵抗をＲ25として、例４の３５体
積％のカーボンブラックを含有する組成物を含むＰＴＣ
装置のＰＴＣ挙動を示すグラフである。
【図５】抵抗−温度曲線としてプロットされた例４の架
橋されていない組成物を含むＰＴＣ装置についてのスイ
ッチング試験の結果を示すグラフである。
橋されていない組成物を含むＰＴＣ装置についてのスイ
ッチング試験の結果を示すグラフである。
【図６】２５℃よりＴs 温度まで昇温し該温度より２５
℃まで降温する温度サイクルが図示の回数行われた後に
於ける例４の組成物の２５℃に於けるＰＴＣ装置の抵抗
に対する種々の線量のγ線の影響（例１０〜例１３）を
示すグラフである。
℃まで降温する温度サイクルが図示の回数行われた後に
於ける例４の組成物の２５℃に於けるＰＴＣ装置の抵抗
に対する種々の線量のγ線の影響（例１０〜例１３）を
示すグラフである。
【図７】１０Mradのγ線が照射された後の（例１３参
照）例４の組成物を含むＰＴＣ装置についてのスイッチ
ング試験の結果を示すグラフである。
照）例４の組成物を含むＰＴＣ装置についてのスイッチ
ング試験の結果を示すグラフである。
１…ＰＴＣチップ ２…導電性重合体組成物 ３…金属電極 １０…ＰＴＣ装置 １２、１４…端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−302501（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−140502（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−82735（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−115702（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−173302（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−21694（ＪＰ，Ａ)
Claims (37)
- 【請求項１】ＰＴＣ挙動を示す導電性重合体組成物にし
て、 （ａ）ナイロン−１２を含む第一の重合体を含む半晶質
重合体成分と、 （ｂ）カーボンブラック、黒鉛粒子、金属粒子、それら
の混合物より選択される被覆されていない粒子状の導電
性充填材と を含み、２５℃に於いて１００Ωcm以下の電気固有抵抗
を有し１２５℃以上のスイッチング温度にて前記２５℃
に於ける電気固有抵抗の少なくとも１０3倍の電気固有
抵抗を有する導電性重合体組成物。 - 【請求項２】２５℃に於ける電気固有抵抗は１０Ωcm以
下であることを特徴とする請求項１に記載の導電性重合
体組成物。 - 【請求項３】前記組成物は１４０〜２００℃の範囲内の
スイッチング温度に於いて２５℃に於ける電気固有抵抗
の少なくとも１０3倍の電気固有抵抗を有することを特
徴とする請求項１に記載の導電性重合体組成物。 - 【請求項４】前記スイッチング温度は１５０〜１９０℃
の範囲内にあることを特徴とする請求項３に記載の導電
性重合体組成物。 - 【請求項５】前記半晶質重合体成分に対する前記粒子状
の導電性充填材の体積比は１０：９０〜６０：４０の範
囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の導電性重
合体組成物。 - 【請求項６】前記半晶質重合体成分に対する前記粒子状
の導電性充填材の体積比は２０：８０〜５０：５０の範
囲内にあることを特徴とする請求項５に記載の導電性重
合体組成物。 - 【請求項７】前記半晶質重合体成分に対する前記粒子状
の導電性充填材の体積比は３０：７０〜４０：６０の範
囲内にあることを特徴とする請求項６に記載の導電性重
合体組成物。 - 【請求項８】前記第一の重合体は１５０〜２００℃の融
点Ｔm を有することを特徴とする請求項１に記載の導電
性重合体組成物。 - 【請求項９】前記融点Ｔm は１６０〜１９５℃であるこ
とを特徴とする請求項８に記載の導電性重合体組成物。 - 【請求項１０】前記第一の重合体はＴm 〜Ｔm −１０℃
の範囲内の温度に於いて２５℃に於ける熱膨張係数より
も少なくとも３倍大きい熱膨張係数を有することを特徴
とする請求項８に記載の導電性重合体組成物。 - 【請求項１１】前記第一の重合体は２０〜７０％の結晶
度を有することを特徴とする請求項１に記載の導電性重
合体組成物。 - 【請求項１２】前記第一の重合体は２５〜６０％の結晶
度を有することを特徴とする請求項１１に記載の導電性
重合体組成物。 - 【請求項１３】前記半晶質重合体成分が前記第一の重合
体に加えて１〜２０体積％の第二の半晶質重合体を含ん
でいることを特徴とする請求項１に記載の導電性重合体
組成物。 - 【請求項１４】前記第二の重合体は１５０〜１９０℃の
融点Ｔm を有することを特徴とする請求項１３に記載の
導電性重合体組成物。 - 【請求項１５】前記第二の重合体はＴm 〜Ｔm −１０℃
の範囲内の温度に於いて２５℃に於ける熱膨張係数より
も少なくとも５倍大きい熱膨張係数を有することを特徴
とする請求項１３に記載の導電性重合体組成物。 - 【請求項１６】前記第二の重合体はポリオレフィンベー
ス又はポリエステルベースの熱可塑性エラストマ及びそ
れらの混合物より選択されていることを特徴とする請求
項１３に記載の導電性重合体組成物。 - 【請求項１７】前記重合体組成物は化学薬品又は光じん
により架橋されていることを特徴とする請求項１に記載
の導電性重合体組成物。 - 【請求項１８】ＰＴＣ挙動を示す電気装置にして、 （ａ）ＰＴＣ挙動を示す導電性重合体組成物であって、
（ｉ）ナイロン−１２を含む第一の重合体を含む半晶質
重合体成分と、（ｉｉ）カーボンブラック、黒鉛粒子、
金属粒子、それらの混合物より選択される被覆されてい
ない粒子状の導電性充填材とを含み、２５℃に於いて１
００Ωcm以下の電気固有抵抗を有し、１４０〜２００℃
の範囲内のスイッチング温度に於いて２５℃に於ける電
気固有抵抗の少なくとも１０3倍の電気固有抵抗を有す
る導電性重合体組成物と、 （ｂ）電圧が印加されると直流電流が前記導電性重合体
組成物を通過し得るよう前記導電性重合体組成物と電気
的に接触する少なくとも二つの電極と、 を含んでいることを特徴とする電気装置。 - 【請求項１９】前記スイッチング温度は１５０〜１９０
℃の範囲内にあることを特徴とする請求項１８に記載の
電気装置。 - 【請求項２０】２５℃に於ける電気固有抵抗は１０Ωcm
以下であることを特徴とする請求項１８に記載の電気装
置。 - 【請求項２１】前記電気装置は２５℃に於いて１０〜１
００ｍΩの電気抵抗を有することを特徴とする請求項１
８に記載の電気装置。 - 【請求項２２】前記電気装置は２５℃に於いて１５〜７
５ｍΩの電気抵抗を有することを特徴とする請求項１８
に記載の電気装置。 - 【請求項２３】前記印加電圧は少なくとも２０Ｖである
ことを特徴とする請求項１８に記載の電気装置。 - 【請求項２４】前記印加電圧は少なくとも３０Ｖである
ことを特徴とする請求項２３に記載の電気装置。 - 【請求項２５】前記重合体成分に対する前記粒子状の導
電性充填材の体積比は１０：９０〜６０：４０の範囲内
にあることを特徴とする請求項１８に記載の電気装置。 - 【請求項２６】前記重合体成分に対する前記粒子状の導
電性充填材の体積比は２０：８０〜５０：５０の範囲内
にあることを特徴とする請求項２５に記載の電気装置。 - 【請求項２７】前記重合体成分に対する前記粒子状の導
電性充填材の体積比は３０：７０〜４０：６０の範囲内
にあることを特徴とする請求項２６に記載の電気装置。 - 【請求項２８】前記第一の重合体は１５０〜２００℃の
融点Ｔm を有することを特徴とする請求項１８に記載の
電気装置。 - 【請求項２９】前記融点Ｔm は１６０〜１９５℃である
ことを特徴とする請求項２８に記載の電気装置。 - 【請求項３０】前記第一の重合体はＴm 〜Ｔm −１０℃
の範囲内の温度に於いて２５℃に於ける熱膨張係数より
も少なくとも３倍大きい熱膨張係数を有することを特徴
とする請求項１８に記載の電気装置。 - 【請求項３１】前記第一の重合体は２０〜７０％の結晶
度を有することを特徴とする請求項１８に記載の電気装
置。 - 【請求項３２】前記第一の重合体は２５〜６０％の結晶
度を有することを特徴とする請求項３１に記載の電気装
置。 - 【請求項３３】前記半晶質重合体成分が前記第一の重合
体に加えて１〜２０体積％の第二の半晶質重合体を含ん
でいることを特徴とする請求項１８に記載の電気装置。 - 【請求項３４】前記第二の重合体はポリオレフィンベー
ス又はポリエステルベースの熱可塑性エラストマ及びそ
れらの混合物より選択されていることを特徴とする請求
項３３に記載の電気装置。 - 【請求項３５】前記導電性重合体組成物は化学薬品又は
光じんにより架橋されていることを特徴とする請求項１
８に記載の電気装置。 - 【請求項３６】抵抗−温度曲線のピークに於ける前記電
気装置の抵抗をＲpeakとし、２５℃に於ける前記電気装
置の抵抗をＲ25として、前記電気装置は少なくとも１０
3 のＲ25に対するＲpeakの比を有していることを特徴と
する請求項１８に記載の電気装置。 - 【請求項３７】前記電気装置は２５℃に於いて初期抵抗
Ｒ0 を有し、前記スイッチング温度まで昇温し該温度よ
り２５℃まで降温する１０００回の温度サイクルが行わ
れた後に２５℃に於いて抵抗Ｒ1000を有し、抵抗Ｒ1000
は初期抵抗Ｒ0 の３倍未満であることを特徴とする請求
項１８に記載の電気装置。
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