(57)【要約】【課題】電圧抵抗を改良したＰＴＣ重合体組成物を提供する。【解決手段】本発明のＰＴＣ（正の温度係数）重合体組成物は、重合体の混合物、導電体粒子及び該組成物の電圧抵抗を高める顆粒金属酸化物の電圧抵抗増進剤を含んでいる。前記重合体の混合物は、結晶性グラフト重合体と結晶性ノングラフト重合体とによる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重合体を含有する混合物と、
前記混合物に分散させてなる導電体粒子と、
電圧抵抗増進剤とからなる重合体組成物において、
前記混合物は、
（ｉ）グラフトポリオレフィン、その誘導体、及びポリオレフィンとその誘導体から形成されるグラフト共重合体よりなるグループから選ばれ、且つカルボン酸とその誘導体よりなるグループから選ばれる極性グループでグラフトされる結晶性グラフト重合体と、
（ｉｉ）ノングラフトポリオレフィン、その誘導体、及びポリオレフィンとその誘導体から形成されるノングラフト共重合体よりなるグループから選ばれ、前記グラフト重合体とほぼ同一の融点を有する結晶性ノングラフト重合体を含み、
前記電圧抵抗増進剤は、前記重合体組成物の電圧抵抗を高めるものとして前記混合物に分散させた顆粒金属酸化物である
ことを特徴とする正温度係数重合体組成物。
【請求項２】
前記結晶性グラフトポリオレフィンは、グラフト高密度ポリエチレン、グラフト低密度ポリエチレン、グラフト線形低密度ポリエチレン、グラフト中密度ポリエチレン、及びグラフトプロピレンからなるグループから選ばれたものであることを特徴とする請求項１に記載の正温度係数重合体組成物。
【請求項３】
結晶性ノングラフトポリオレフィンは、ノングラフト高密度ポリエチレン、ノングラフト低密度ポリエチレン、ノングラフト線形低密度ポリエチレン、ノングラフト中密度ポリエチレン、及びノングラフトポリプロピレンよりなるグループから選ばれたものであることを特徴とする請求項１に記載の正温度係数重合体組成物。
【請求項４】
前記導電体粒子は、カーボンブラック、グラファイト、カーボン繊維、または金属粉末顆粒であることを特徴とする請求項１に記載の正温度係数重合体組成物。
【請求項５】
前記金属酸化物は、酸化亜鉛、酸化アルミニウムまたは酸化マグネシウムであることを特徴とする請求項１に記載の正温度係数重合体組成物。
【請求項６】
前記組成物は、前記電圧抵抗増進剤を３０重量％含有することを特徴とする請求項１に記載の正温度係数重合体組成物。
【請求項７】
前記組成物は、前記電圧抵抗増進剤を５〜２０重量％含有することを特徴とする請求項１に記載の正温度係数重合体組成物。
【請求項８】
前記組成物は、前記混合物を２５〜７０重量％含有し、前記導電体粒子を２５〜７０重量％を含有し、前記電圧抵抗増進剤を５〜３０重量％含有することを特徴とする請求項１に記載の正温度係数重合体組成物。
【請求項９】
前記組成物は、前記混合物を４０〜６０重量％含有し、前記導電体粒子を４０〜６０重量％を含有し、前記電圧抵抗増進剤を５〜２５重量％含有することを特徴とする請求項１に記載の正温度係数重合体組成物。
【請求項１０】
前記組成物は、前記混合物を４０〜５０重量％含有し、前記導電体粒子を４０〜５０重量％を含有し、前記電圧抵抗増進剤を１０〜２０重量％含有することを特徴とする請求項１に記載の正温度係数重合体組成物。
【請求項１１】
前記混合物は、５〜９５重量％の前記結晶性グラフト重合体と５〜９５重量％の前記結晶性ノングラフト重合体とによることを特徴とする請求項１に記載の正温度係数重合体組成物。
【請求項１２】
前記混合物は、さらに結晶性ノングラフト重合体とイオン化した不飽和カルボン酸よりなるイオン共重合体を含むことを特徴とする請求項１に記載の正温度係数重合体組成物。
【請求項１３】
前記不飽和カルボン酸は、無水マレイン酸、アクリル酸または酢酸を含むことを特徴とする請求項１２に記載の正温度係数重合体組成物。
【請求項１４】
温度２３℃で抵抗率が１０Ωｃｍ以下であり、
重合体を含有する混合物と、
前記混合物に分散させた導電体粒子と、
電圧抵抗増進剤とからなる重合体組成物において、
前記混合物は、
（ｉ）グラフトポリオレフィン、その誘導体、及びポリオレフィンとその誘導体から形成されるグラフト共重合体よりなるグループから選ばれ、且つカルボン酸とその誘導体よりなるグループから選ばれる極性グループでグラフトされる結晶性グラフト重合体と、
（ｉｉ）ノングラフトポリオレフィン、その誘導体、及びポリオレフィンとその誘導体から形成されるノングラフト共重合体よりなるグループから選ばれ、前記グラフト重合体とほぼ同一の融点を有する結晶性ノングラフト重合体を含み、
前記電圧抵抗増進剤は、前記重合体組成物の電圧抵抗を高めるものとして前記混合物に分散させた顆粒金属酸化物である
ことを特徴とする正温度係数重合体組成物。
【請求項１５】
前記金属酸化物材料は、酸化亜鉛、酸化アルミニウムまたは酸化マグネシウムであることを特徴とする請求項１４に記載の正温度係数重合体組成物。
【請求項１６】
前記組成物は、前記電圧抵抗増進剤を３０重量％含有することを特徴とする請求項１５に記載の正温度係数重合体組成物。
【請求項１７】
前記組成物は、前記電圧抵抗増進剤を５〜２０重量％含有することを特徴とする請求項１５に記載の正温度係数重合体組成物。
【請求項１８】
前記組成物は、前記混合物を４０〜５０重量％含有し、前記導電体粒子を４０〜５０重量％を含有し、前記電圧抵抗増進剤を１０〜２０重量％含有することを特徴とする請求項１５に記載の正温度係数重合体組成物。
【請求項１９】
前記混合物は、さらに結晶性ノングラフト重合体とイオン化した不飽和カルボン酸よりなるイオン共重合体を含むことを特徴とする請求項１４に記載の正温度係数重合体組成物。
【請求項２０】
（ａ）正温度係数素子と、
（ｂ）前記正温度係数素子の両側それぞれにつける２の電極とから形成され、
前記正温度係数素子は、温度２３℃で抵抗率が１０Ωｃｍ以下で、重合体組成物よりなり、
該重合体組成物は、
重合体を含有する混合物と、
前記混合物に分散させた導電体粒子と、
電圧抵抗増進剤とからなり、
前記混合物は、
（ｉ）グラフトポリオレフィン、その誘導体、及びポリオレフィンとその誘導体から形成されるグラフト共重合体よりなるグループから選ばれ、且つカルボン酸とその誘導体よりなるグループから選ばれる極性グループでグラフトされる結晶性グラフト重合体と、
（ｉｉ）ノングラフトポリオレフィン、その誘導体、及びポリオレフィンとその誘導体から形成されるノングラフト共重合体よりなるグループから選ばれ、前記グラフト重合体とほぼ同一の融点を有する結晶性ノングラフト重合体を含み、
前記電圧抵抗増進剤は、前記重合体組成物の電圧抵抗を高めるものとして前記混合物に分散させた顆粒金属酸化物である
ことを特徴とするリセッタブル保護装置。
【請求項２１】
前記混合物は、さらに結晶性ノングラフト重合体とイオン化した不飽和カルボン酸よりなるイオン共重合体を含むことを特徴とする請求項２０に記載のリセッタブル保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正の温度係数（ＰＴＣ）重合体組成物に関するものであり、特に、電圧抵抗を改良したＰＴＣ重合体組成物及びそれよりなるリセッタブル保護装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第６，２３８，５９８は、結晶性グラフト重合体及び結晶性ノングラフト重合体を含むＰＴＣ重合体組成物が開示されている。該重合体組成物は、それよりなるＰＴＣ素子の引張り強さ、低接触抵抗、低初期抵抗、高トリップ電流及びピーク値が高い抵抗率などの諸性質をグラフト重合体を加えて向上させている。
【０００３】
また、米国特許第６，３５９，０５３号は、結晶性グラフト重合体、結晶性ノングラフト重合体及びイオン重合体を含むＰＴＣ重合体組成物が開示されている。そして、前記イオン重合体とは、結晶性ノングラフト重合体及びイオン化不飽和カルボン酸から形成されたイオン共重合体を指している。前記重合体組成物は、前記イオン共重合体を加えることにより前記ＰＴＣ素子の機械的性質例えば靭性、良好な低温靭性、高衝撃強さ及びよい弾性を期している。
【特許文献１】米国特許第６，２３８，５９８号
【特許文献２】米国特許第６，３５９，０５３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来のＰＴＣ重合体組成物よりなる回路保護装置例えばリセッタブル装置は、通常電圧抵抗が低い。前記の従来のＰＴＣ重合体組成物よりなるリセッタブル装置は１０Ωｃｍ以下の抵抗率であり、とりわけ１０〜４０Ｖの動作電圧に用いられ、通常最大電圧範囲は６０Ｖまでとされる。印加される電圧が前記最大電圧抵抗になると、前記リセッタブル保護装置が破断或いは溶断する。したがって、リセッタブル保護装置の諸性質を損ねることなく前記従来のＰＴＣ重合体組成物の電圧抵抗を高める必要がある。
【０００５】
また、市販の重合体ＰＣＴ加熱装置は、例えば２０Ωｃｍ以上且つ通常２００〜１０００Ωｃｍの抵抗率を有する重合体組成物より形成される。該加熱装置は、一般高電圧例えば１１０〜２４０ＶＡｃ又は以上（約６００ＶＡｃ）のもとで用いられるので、前記重合体組成物はより高い電圧抵抗を有しているため、前記リセッタブル保護装置のように電圧抵抗を高める必要がない。
【０００６】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、電圧抵抗を改良したＰＴＣ重合体組成物を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、本発明の重合体組成物よりなるリセッタブル保護装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、重合体を含有する混合物と、前記混合物に分散させた導電体粒子と、電圧抵抗増進剤とからなる重合体組成物を提供しようとするものである。前記混合物は、（ｉ）グラフトポリオレフィン、その誘導体、及びポリオレフィンとその誘導体から形成されるグラフト共重合体よりなるグループから選ばれ、且つカルボン酸とその誘導体よりなるグループから選ばれる極性グループでグラフトされる結晶性グラフト重合体と、（ｉｉ）ノングラフトポリオレフィン、その誘導体、及びポリオレフィンとその誘導体から形成されるノングラフト共重合体よりなるグループから選ばれ、前記グラフト重合体とほぼ同一の融点を有する結晶性ノングラフト重合体を含有する。前記電圧抵抗増進剤は、前記重合体組成物の電圧抵抗を高めるものとして前記混合物に分散する顆粒金属酸化物である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、電気抵抗を改良したＰＴＣ重合体組成物およびそれよりなるリセッタブル保護装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
本発明にかかるＰＴＣ重合体組成物は、とりわけ例えば２３℃に１０Ωｃｍ以下、さらに５Ωｃｍ以下の抵抗率を有する回路保護装置を作製するのに適用するものである。該ＰＴＣ重合体組成物は、重合体を含有する混合物と、前記混合物に分散させた導電体粒子と、電圧抵抗増進剤とからなる。前記混合物は、（ｉ）グラフトポリオレフィン、その誘導体、及びポリオレフィンとその誘導体から形成されるグラフト共重合体よりなるグループから選ばれ、且つカルボン酸とその誘導体よりなるグループから選ばれる極性グループでグラフトされる結晶性グラフト重合体と、（ｉｉ）ノングラフトポリオレフィン、その誘導体、及びポリオレフィンとその誘導体から形成されるノングラフト共重合体よりなるグループから選ばれ、前記グラフト重合体とほぼ同一の融点を有する結晶性ノングラフト重合体と、また選択的に（ｉｉｉ）結晶性ノングラフト重合体及びイオン化不飽和カルボン酸から形成されるイオン共重合体とを含有する。前記電圧抵抗増進剤は、前記重合体組成物の電圧抵抗を高める（抵抗の溶断は印加電圧による）よう前記混合物に分散する顆粒金属酸化物を含んでいる。ここで、このリセッタブル保護装置の最大電圧抵抗とは、該リセッタブル保護装置が破断又は溶断される電圧値と定義する。
【００１２】
好ましい実施例としては、前記結晶性グラフトポリオレフィンとしては、グラフト高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、グラフト低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、グラフト線形低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、グラフト中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、及びグラフトプロピレン（ＰＰ）からなるグループから選ばれる。なかんずく、グラフト高密度ポリエチレンが好ましい。また、前記ポリオレフィン及びその誘導体のグラフト共重合体としては、グラフトエチレン−酢酸ビニル（ＥＶＡ）共重合体、グラフトエチレン−アクリルブチル（ＥＢＡ）共重合体、グラフトエチレン−アクリル酸（ＥＡＡ）共重合体、グラフトエチレン−メタクリル酸（ＥＭＡＡ）共重合体、及びグラフトエチレン−アクリル酸メチル共重合体よりなるグループから選ばれたものが好ましい。
【００１３】
また、結晶性ノングラフトポリオレフィンは、ノングラフト高密度ポリエチレン、ノングラフト低密度ポリエチレン、ノングラフト線形低密度ポリエチレン、ノングラフト中密度ポリエチレン、及びノングラフトポリプロピレンよりなるグループから選ばれたものが好ましい。なかんずく、ノングラフト高密度ポリエチレンが好ましい。ポリオレフィン及びその誘導体のノングラフト共重合体としては、ノングラフトエチレン−酢酸ビニル、ノングラフトエチレン−アクリル酸ブチル、ノングラフトエチレン−アクリル酸、ノングラフトエチレン−メタクリル酸及びノングラフトエチレン−アクリル酸メチルよりなるグループから選ばれたものが好ましい。
【００１４】
前記導電体粒子としては、例えばカーボンブラック、グラファイト、カーボン繊維、または金属粉末顆粒が好ましい。
【００１５】
イオン重合体に含まれる不飽和カルボン酸としては、無水マレイン酸、アクリル酸または酢酸が好ましい。とりわけ、アクリル酸が好ましい。
【００１６】
前記電圧抵抗増進剤の金属酸化物としては、酸化亜鉛、酸化アルミニウムまたは酸化マグネシウムが好ましい。
【００１７】
本発明の重合体組成物は、２５重量％〜７０重量％の結晶性グラフト重合体、２５重量％〜７０重量％の導電体粒子、５重量％〜３０重量％の電圧抵抗増進剤を含有することが好ましい。また、４０重量％〜５０重量％の結晶性グラフト重合体、４０重量％〜５０重量％の導電体粒子、１０重量％〜２０重量％の電圧抵抗増進剤を含有することがより好ましい。また、前記重合体の混合物は、５〜９５重量％の結晶性グラフト重合体と５〜９５重量％の結晶性ノングラフト重合体とによることが好ましい。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明を実施例によって説明する。
【００１９】
（実施例１〜１０、比較例１〜８）
本発明の重合体組成物の実施例及び比較例としては、それぞれの組成を表１に示す。
【００２０】
【表１】
2004331968.tif 000002
【００２１】
そして、表１に示した組成によってリセッタブル保護装置の実施例１〜１０及び比較例１〜８を作製した。また、前記サンプル装置それぞれとしては、重合体組成物を熱成型して正温度係数（ＰＴＣ）素子プレートを形成し、該プレートの両側それぞれに銅箔をつけて電極となるように作製した。
【００２２】
実施例１〜６と比較例１〜４のサンプルについて電圧抵抗を測定した。試験は、サンプルに印加される電圧を１０Ｖ／ｍｉｎずつ増加して溶断したときの抵抗を最大電圧抵抗とした。その結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】
2004331968.tif 000003
【００２４】
また、実施例７〜１０と比較例５〜８について短絡電流を測定した。試験は、サンプルに違った電圧で急激に２０Ａ電流を加える。その結果を表３に示す。
【００２５】
【表３】
2004331968.tif 000004
【００２６】
前記電圧試験と短絡電流試験の結果から、本発明の重合体組成物に電圧抵抗増進剤を加えたことにより、本発明の重合体組成物の電圧抵抗が上記従来の米国特許に開示された重合体組成物より高いことが分かる。