(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶性ポリマー及び導電性粒子を含んでなるＰＴＣ発熱体において、結晶性ポリマーと導電性粒子の合計量１００重量部に対しアスファルトを１〜５重量部含むことを特徴とするＰＴＣ発熱体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば電気カーペットや電気フロアヒータ等の暖房装置、一般加熱器具等に使用される正の抵抗温度係数を有するＰＴＣ発熱体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＰＴＣ発熱体として、ポリエチレン、ポリプロピレン等の結晶性の熱可塑性樹脂とカーボンブラック、グラファイト等の導電性粒子との混練物からなる発熱体が知られている。この場合の正の抵抗温度係数特性（ＰＴＣ特性）はマトリックス樹脂の融解／固化による体積膨張／収縮により導電性粒子間を流れる電流値が制御されることから発現されるものと考えられている。
【０００３】
しかしながら、マトリックス樹脂であるポリマーは結晶化過程で過冷却現象が生じやすい。そのためＤＳＣカーブのピーク温度が、昇温時と降温時とで差が
生じるのが一般的である。これは速度（時間）のパラメータが加わっていることを意味している。そして、ＰＴＣ特性についても同様に昇温時と降温時とで差が生じるのが一般的であり、昇温時にはマトリックス樹脂の融解が遅れることから抵抗値は低めにでやすく、一方、降温時には結晶化が遅れることから抵抗値は高めになる。すなわち、ＰＴＣ特性が昇温過程と降温過程で異なるというＰＴＣ特性のヒステリシスが生じている。暖房装置等の温度制御を精度よく行うためには、このような温度に対する抵抗値が履歴により変動することは好ましくないので、ＰＴＣ特性のヒステリシスが低減されたＰＴＣ発熱体が望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の事情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、ＰＴＣ発熱体のＰＴＣ特性のヒステリシスを低減することである。そして、本発明の目的はＰＴＣ発熱体を用いた暖房装置等の温度制御の精度向上が可能となるように、ＰＴＣ特性のヒステリシスが低減されたＰＴＣ発熱体を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るＰＴＣ発熱体は、結晶性ポリマー及び導電性粒子を含んでなるＰＴＣ発熱体において、結晶性ポリマーと導電性粒子の合計量１００重量部に対しアスファルトを１〜５重量部含むことを特徴とする。本発明の参考となるＰＴＣ発熱体として、結晶性ポリマーと導電性粒子の合計量１００重量部に対し、下記式（１）で示されるソルビトール誘導体を０．１〜１．０重量部含むＰＴＣ発熱体があり、詳細は後述することとする。
【０００６】
【化２】
0003674959.tif 000002
【０００９】
以下、本発明を詳細に説明する。
結晶性ポリマーからなるＰＴＣ発熱体のヒステリシスは昇温時よりも冷却時に起こりやすいので、結晶化の際の結晶化速度を速めることにより、ヒステリシスが低減できると考えられる。そこで、結晶化速度を速める手段として、結晶性ポリマーに結晶核剤を添加する方法について検討したところ、結晶核剤として、前記式（１）で示されるソルビトール誘導体またはアスファルトを添加することが有効なことを見出した。このことを昇温時と降温時の融点差の低減によって確認したのが図１に示すＤＳＣカーブである。図１（ａ）には結晶核剤無添加のポリエチレンの昇温時と降温時のＤＳＣカーブを示しており、図１（ｂ）には結晶核剤として前記式（１）で示されるソルビトール誘導体をポリエチレン１００重量部に対し０．６重量部添加したものの昇温時と降温時のＤＳＣカーブを示している。なお、図１の場合に使用したポリエチレンは密度が０．９２のものである。図１（ａ）と図１（ｂ）を比較で明らかなように、結晶核剤を添加した図１（ｂ）ではＤＳＣカーブの昇温時ピーク温度と降温時ピーク温度との温度差が少なくなっている。そして、このような結晶核剤の添加は結晶化の際に結晶粒を微細化するとともに結晶化速度を速めているが、結晶化度にはさほど影響していないと考えられる。
【００１０】
また、マトリックスである結晶性ポリマーの結晶化度を下げることもヒステリシスの低減に有効なことを見出した。具体的にはマトリックスとして密度が０．８９以下のポリエチレンを用いることが有効である。これは結晶化度を下げることにより融解−結晶化過程における結晶量変化の絶対値が少なくなるためと考えられる。
【００１１】
【実施例】
（実施例１（参考例１））
密度が０．９２のポリエチレン（住友化学工業（株）製、品番ＧＡ?８０１）７０重量部、カーボンブラック（電気化学工業（株）製、商品名「デンカブラック」）３０重量部及び結晶核材として前記式（１）で示されるソルビトール誘導体（新日本理化（株）製、商品名「ゲルオール」）０．４重量部を配合し、混練し、次いで成型して成型品を得た。得られた成型品を６０Ｍｒａｄの照射量で電子線架橋処理をし、次いで１５０℃、５分の熱処理（アニール）をしてＰＴＣ発熱体を得た。得られたＰＴＣ発熱体の温度／抵抗特性の測定を、測定温度範囲を２０■９０℃とする昇温測定と降温測定により行った。なおこの場合の抵抗はインピーダンスと一致するので、実際にはインピーダンスを測定した。この温度／インピーダンス特性の測定結果から下記の方法でヒステリシス値（Ｈｙ値）を算出し、得られた結果を表１に示した。
【００１２】
〔Ｈｙ値を求める方法〕
ＰＴＣ発熱体の温度／インピーダンス特性のモデル的な測定結果を図２にグラフで示す。昇温時における６０℃のインピーダンス値をＺ60,Aとし、降温時における６０℃のインピーダンス値をＺ60,Bとし、それぞれの位置を図２中に示す。そして、これらのインピーダンス値を用いてヒステリシス値（Ｈｙ値）を下式により算出する。
【００１３】
Ｈｙ値＝（Ｚ60,B／Ｚ60,A  −１）×１００
【００１４】
（実施例２）
結晶核材としてソルビトール誘導体０．４重量部に替えて、アスファルト（日本石油（株）製、ストレートアスファルト）２重量部を配合するようにした以外は実施例１と同様にして、ＰＴＣ発熱体を得た。得られたＰＴＣ発熱体について、実施例１と同様にして温度／抵抗（インピーダンス）特性を測定し、次いでヒステリシス値（Ｈｙ値）を算出し、得られた結果を表１に示した。
【００１５】
（実施例３（参考例２））
密度が０．８７のポリエチレン（三井石油化学工業（株）製、品番Ｐ?０８８０Ｋ）６９重量部及びカーボンブラック（電気化学工業（株）製、商品名「デンカブラック」）３１重量部を配合し、混練した。以降の条件は実施例１と同様にして、ＰＴＣ発熱体を得た。得られたＰＴＣ発熱体について、実施例１と同様にして温度／抵抗（インピーダンス）特性を測定し、次いでヒステリシス値（Ｈｙ値）を算出し、得られた結果を表１に示した。
【００１６】
（比較例１）
密度が０．９２のポリエチレン（住友化学工業（株）製、品番ＧＡ−８０１）７０重量部及びカーボンブラック（電気化学工業（株）製、商品名「デンカブラック」）３０重量部を配合し、混練した。以降の条件は実施例１と同様にして、ＰＴＣ発熱体を得た。得られたＰＴＣ発熱体について、実施例１と同様にして温度／抵抗（インピーダンス）特性を測定し、ヒステリシス値（Ｈｙ値）を算出し、得られた結果を表１に示した。
【００１７】
【表１】
0003674959.tif 000003
【００１８】
表１にみるように、実施例のＰＴＣ発熱体は比較例のＰＴＣ発熱体に比べヒステリシス値（Ｈｙ値）が小さくなっていることが確認された。
【００１９】
【発明の効果】
本発明に係るＰＴＣ発熱体は上述のとおり構成されているので、本発明によれば温度に対する抵抗値が履歴により変動するというＰＴＣ特性のヒステリシスが低減されたＰＴＣ発熱体が得られ、ＰＴＣ発熱体を用いた場合の温度制御の精度向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】結晶性ポリマーへの結晶核剤添加の影響を示すグラフ（ＤＳＣカーブ）である。図１（ａ）は結晶核剤無添加のポリエチレンのグラフであり、図１（ｂ）は結晶核剤を添加したもののグラフである。
【図２】ＰＴＣ発熱体の温度／インピーダンス特性のモデル的な測定結果を示すグラフである。
【図１】
0003674959.tif 000004
【図２】
0003674959.tif 000005