(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクリル酸含量が20重量%以下のエチレン-アクリル酸共重合体をデカリン、テトラリンまたはこれらの混合物中に加熱溶解させた溶液に、導電性粒子および芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素またはこれらの混合溶剤にエチレン・プロピレン・ジエンゴムまたはブチルゴムを溶解した溶液を添加してなり、それぞれ固形分としてエチレン−アクリル酸共重合体70〜98重量％に対しエチレン・プロピレン・ジエンゴムまたはブチルゴムが30〜2重量％(両者の合計が100重量％)の割合で用いられたPTCインク組成物。
【請求項２】
アクリル酸含量が2〜10重量％のエチレン-アクリル酸共重合体が用いられた請求項１記載のPTCインク組成物。
【請求項３】
導電性粒子としてカーボンブラック、グラファイトまたは金属粒子が用いられた請求項１記載のPTCインク組成物。
【請求項４】
請求項１、２または３記載のPTCインク組成物を用いて基材上に導電層を形成せしめたPTC材料。
【請求項５】
請求項４記載のPTC材料よりなる面状発熱体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、PTCインク組成物に関する。さらに詳しくは、PTC特性（正の温度特性）および印刷特性を向上せしめたPTCインク組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
PTCインク材料のマトリックスとしては、種々のものが提案されているが、広く一般に用いられているのはエチレン-酢酸ビニル共重合体である。この共重合体をインク化するために、溶剤に可溶の酢酸ビニル含量が多く、結晶化度の低い共重合体が用いられているのが実情である。しかしながら、結晶化度の低い共重合体を用いると、PTC特性が小さくなり、また過昇防止機能が小さくなる。
【０００３】
結晶性ポリマーを用いたPTC材料の例は、特開昭54-16697号公報、同55-78405号公報等に記載されており、またエチレン-アクリル酸共重合体(EAA)を用いたPTC材料の例は、特開昭55-159587号公報、同55-160006号公報等に記載されているが、それらはすべて固体の状態で熱プレスで成形して用いられており、インクとしての用途には向けられていない。
【０００４】
かかる状況に鑑み、本出願人は先にEAAと導電粒子の組み合わせからなるPTC材料であって、インク化を可能としたPTCインク組成物の製造法を提案している(特開2002-146251号公報)。かかる方法により製造されたPTC材料は、機能面からは厚さが100μm以下と薄膜化が可能になり、品質面からはその安定性が優れ、製品コストが抑えられるという効果を奏するものの、インクから被膜を形成する際にその印刷特性が十分ではなく、印刷時に基材上への連続被膜を形成することが困難であった。すなわち、インクを溶解している溶剤がインクから滲み出すことで、印刷時に基材とインクとの間に被膜となってインクの基材への転写を妨げるという現象が起こり、また溶剤の分離が激しい場合には基材に転写せず、一方溶剤の分離が少ない場合には基材上でのインクの途中切れが生じ、連続被膜を形成するためには印刷速度を落とす必要があり、製造上の品質とコストに問題が見られた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、インク化を可能としたエチレン-アクリル酸共重合体をマトリックスとする導電性粒子含有PTC材料であって、インクで被膜を形成する際の印刷特性を向上せしめたものを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる本発明の目的は、アクリル酸含量が20重量%以下のエチレン-アクリル酸共重合体をデカリン、テトラリンまたはこれらの混合物中に加熱溶解させた溶液に、導電性粒子および芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素またはこれらの混合溶剤にエチレン・プロピレン・ジエンゴムまたはブチルゴムを溶解した溶液を添加してなり、それぞれ固形分としてエチレン−アクリル酸共重合体70〜98重量％に対しエチレン・プロピレン・ジエンゴムまたはブチルゴムが30〜2重量％(両者の合計が100重量％)の割合で用いられたPTCインク組成物によって達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
マトリックスとして用いられるエチレン-アクリル酸共重合体は、アクリル酸をエチレンに共重合させることで結晶化度は低下するが、顕著なPTC特性を得るためには、結晶化度の高い共重合体であることが好ましい。一方、接着強度や通電時の抵抗変化に対しては、アクリル酸の共重合が必須となる。かかる観点からアクリル酸含量が20重量%以下、好ましくは約2〜10重量%のものが用いられる。EAAを溶解させる溶剤としては、デカリン、テトラリンまたはこれらの混合物が用いられ、EAA濃度が約5〜20重量%となるような割合で用いられる。このような濃度の溶液の調製は、約50〜150℃、好ましくは約70〜140℃に加熱することによって行われる。
【０００８】
EAA溶液中には、さらにカーボンブラック、グラファイト、金属粒子等の導電性粒子がエチレン−アクリル酸共重合体と合わせた量に対して約5〜80重量％となる割合で添加されて用いられる。カーボンブラックとしては、GPF、SRF、FT等の比較的粒径が大きく、ストラクチャーの小さいものが好んで用いられる。導電性粒子のEAA溶液中への分散は、3本ロール、ボールミル、ビーズミル、ジェットミル、ホモジナイザ、ディスパ等の湿式分散機を用いて行われる。
【０００９】
以上の各成分には、さらにエチレン・プロピレン・ジエンゴム(EPDM)またはブチルゴム(IIR)を芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素またはこれらの混合溶剤中に溶解したゴム溶液が添加される。これらのゴムを溶解する溶剤としての芳香族炭化水素としては、トルエン、キシレン、ソルベントナフタ、ジペンテンなどが、また脂肪族炭化水素としては、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、ゴム揮発油、ミネラルスピリットなどが、印刷方法により沸点、蒸気圧などを考慮しながら単体またはこれらの混合物として用いられる。このときのEPDMまたはIIRの濃度は2〜40重量％、好ましくは5〜20重量％がよい。
【００１０】
EAA溶液とEPDMまたはIIR溶液とは、それぞれ固形分としてのEAA70〜98重量％に対してEPDMまたはIIRが30〜2重量％(両者の合計が100重量％として)となるような割合で添加され、再びディスパー等の攪拌機を用いて均一化する。非極性ゴム分がこれより少ないと印刷特性を向上という本発明の目的が達成されず、一方これより多く用いられるとPTC本来の特性を損なうこととなり好ましくない。なお、ゴム溶液の添加については、以上のようにEAA溶液と導電性粒子を分散した後に添加攪拌して均一化する他、EAA溶液/導電性粒子/ゴム溶液を一度に分散させることもできる。
【００１１】
このようにして調製されたPTCインク組成物（粘度約100〜10000ポアズ）は、樹脂、金属、セラミックス、ガラス等の基材上にスクリーン印刷法、メタルマスク印刷法、グラビアコータ、ナイフコータを用いる方法などによって適用される。
【００１２】
【発明の効果】
本発明に係るPTCインク組成物は、印刷時にインクが基材に良好に転写するようになり、印刷された被膜が連続被膜で得られるようになった結果、印刷速度を通常の印刷と同様の速度で行えることとなり、印刷の品質を向上し、印刷コストを抑えるという優れた効果を奏する。
【００１３】
【実施例】
次に、実施例について本発明を説明する。
【００１４】
実施例１
エチレン-アクリル酸共重合体(エクソンモービル化学製品エスコール5000;アクリル酸含量6重量%)100重量部を80℃のデカリン(関東化学製品)900重量部を入れた容器中で完全に溶解させ、冷却後SRFカーボンブラック(新日化カーボン製品HTC#S)60重量部を加え、これを3本ロールで分散処理して混合する。これに芳香族炭化水素(関東化学製品ソルベッソ♯150)100重量部に溶解したEPDM(JSR製品EP22)20重量部を添加し、PTCインク組成物（粘度約300ポアズ）を調製した。
【００１５】
比較例１
実施例１において、EPDMおよび芳香族炭化水素が用いられなかった。
【００１６】
実施例２
実施例１において、デカリン量が600重量部に、また芳香族炭化水素量が250重量部にそれぞれ変更されて用いられた。
【００１７】
実施例３
実施例２において、EPDMの代わりにIIR(エクソン化学製品ブチル365)が同量用いられた。
【００１８】
比較例２
実施例２において、EPDMおよび芳香族炭化水素が用いられなかった。
【００１９】
以上の各実施例および各比較例について、メタルマスク印刷での所定の印刷速度に対するインクと溶剤の分離、印刷対象物への転写および連続被膜の形成を以下の基準に従い判定した。得られた結果は、次の表に示される。
インクと溶剤の分離：印刷周辺に滲みのないものを○、滲みはあるが端部
が明確なものを△、滲んで端部が崩れているものを
×として判定
印刷対象物への転写：転写したものを○、一部転写しないものを△、滑っ
て転写しないものを×として判定
連続被膜の形成：連続被膜を形成するものを○、一部だけ連続被膜を形成
するものを△、連続被膜を形成しないものを×として判
定
表
印刷速度(mm／秒)        
5    15    30    60    90   120
〔実施例１〕
分離          △    △    △    △    △    △
転写          ○    ○    ○    ○    △    ×
被膜          ○    ○    ○    △    ×    ×
〔比較例１〕
分離          ×    ×    ×    ×    ×    ×
転写          △    ×    ×    ×    ×    ×
被膜          ×    ×    ×    ×    ×    ×
〔実施例２〕
分離          ○    ○    ○    ○    ○    ○
転写          ○    ○    ○    ○    ○    ○
被膜          ○    ○    ○    ○    ○    ○
〔実施例３〕
分離          ○    ○    ○    ○    ○    ○
転写          ○    ○    ○    ○    ○    ○
被膜          ○    ○    ○    ○    ○    ○
〔比較例２〕
分離          ×    ×    ×    ×    ×    ×
転写          ○    ○    △    ×    ×    ×
被膜          ○    △    ×    ×    ×    ×