(57)【要約】  本発明は、建築材料内に一体化された発熱素子に関する。建築材料内への本発明による発熱素子の一体化により、暖房システムに必要とされるスペースが限定的になる。また、使用されるこの発熱素子は、従来型の技術と比べて電力消費の削減をもたらす。本発明による建築要素は、建築材料、ＰＴＣ組成物層を備えた箔またはＰＴＣ組成物層を含む発熱素子、少なくとも１つの接着剤層、基材およびコネクタを備えており、前記発熱素子は前記建築材料と前記基材の間に内蔵されており、前記ＰＴＣ層は半晶質材料、少なくとも１種類のバインダーおよび電子伝導性材料を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）建築材料；
ｂ）ＰＴＣ組成物層を備えた箔またはＰＴＣ組成物層を含む発熱素子；
ｃ）少なくとも１つの接着剤層；
ｄ）基材；および
ｅ）コネクタ
を含み、
前記発熱素子が前記建築材料と前記基材との間に内蔵されており、前記ＰＴＣ組成物が、１）半晶質材料；２）少なくとも１種のバインダー；および３）電子伝導性材料を含む、建築要素。
【請求項２】
前記発熱素子が、前記建築材料の表面の少なくとも１５％、好ましくは少なくとも２０％、より好ましくは少なくとも２５％を占めている、請求項１に記載の建築要素。
【請求項３】
ＰＴＣ組成物層を備えた箔を含む発熱素子の厚さが５μｍ〜５ｍｍ、好ましくは１０μｍ〜１ｍｍ、より好ましくは１５μｍ〜５００μｍ、最も好ましくは２５μｍ〜１５０μｍである、請求項１または２に記載の建築要素。
【請求項４】
ＰＴＣ組成物層を含む発熱素子の厚さが２．５μｍ〜１００μｍ、好ましくは３μｍ〜５０μｍ、最も好ましくは５μｍ〜１５μｍである、請求項１または３に記載の建築要素。
【請求項５】
前記ＰＴＣ組成物がインク、ペーストまたはホットメルトの形態である、請求項１〜４のいずれかに記載の建築要素。
【請求項６】
前記ＰＴＣ組成物が、ＡＳＴＭ  Ｅ７９３による測定時、１５０Ｊ／ｇより大きい融解エンタルピーを有する半晶質材料を含み、好ましくは前記半晶質材料が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニル、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリオキシメチレン、天然ポリマー、精製炭化水素系ワックスおよびその混合物からなる群より選択される、請求項１〜５のいずれかに記載の建築要素。
【請求項７】
前記ＰＴＣ組成物が、該組成物全体の重量基準で０．５〜７０％、好ましくは２０〜６０％、より好ましくは２３〜５０％、最も好ましくは２５〜４０％の半晶質材料を含む、請求項１または６のいずれかに記載の建築要素。
【請求項８】
前記ＰＴＣ組成物が、熱可塑性ポリウレタン、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリシロキサン、ハロゲン化ビニルまたはビニリデンポリマー、ポリアミドコポリマー、フェノキシ樹脂、ポリエーテル、ポリケトン、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリレートおよびその混合物からなる群より選択される少なくとも１種のバインダーを含む、請求項１〜７のいずれかに記載の建築要素。
【請求項９】
前記ＰＴＣ組成物が少なくとも２種のバインダーを含み、第１のバインダーが、熱可塑性ポリウレタン、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリシロキサン、ハロゲン化ビニルまたはビニリデンポリマー、ポリアミドコポリマー、フェノキシ樹脂、ポリエーテル、ポリケトン、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリレートおよびその混合物からなる群より選択され、第２のバインダーが、エチレン酢酸ビニルポリマー、ポリビニルアルコール、エチレンアクリル酸アルキルコポリマーおよびその混合物からなる群より選択される、請求項１〜８のいずれかに記載の建築要素。
【請求項１０】
前記ＰＴＣ組成物が、該組成物の総重量の重量基準で０．５〜８．５％、好ましくは２．５〜７．５％、より好ましくは４〜６％の少なくとも１種類のバインダーを含む、請求項１〜９のいずれかに記載の建築要素。
【請求項１１】
前記ＰＴＣ組成物が、該組成物の総重量の重量基準で１〜１０％、好ましくは３．５〜１０％、より好ましくは５．７５〜８．２５％の少なくとも２種のバインダーを含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の建築要素。
【請求項１２】
前記ＰＴＣ組成物が、銀、ニッケル、カーボン、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、銅、銀被覆銅、銀被覆グラファイト、金、白金、アルミニウム、鉄、亜鉛、コバルト、鉛、スズの合金およびその混合物からなる群より選択される導電材料を含む、請求項１〜１１のいずれかに記載の建築要素。
【請求項１３】
前記ＰＴＣ組成物が、該組成物の総重量の重量基準で０．５〜１５％、より好ましくは４．５〜１２％、最も好ましくは６〜１１％の電子伝導性材料を含む、請求項１〜１２のいずれかに記載の建築要素。
【請求項１４】
前記ＰＴＣ組成物がさらに、ケトン、エステル、グリコールエステル、グリコールエーテルおよびその混合物からなる群より選択される溶剤を含み、好ましくは該溶剤が、ブチルグリコールアセテート、カルビトールアセテートおよびその混合物から選択される、請求項１〜１３のいずれかに記載の建築要素。
【請求項１５】
前記ＰＴＣ組成物が、該組成物の総重量の重量基準で５〜８０％、好ましくは１０〜７０％、より好ましくは１３〜６３％の溶剤を含む、請求項１４に記載の建築要素。
【請求項１６】
前記建築要素が床材、壁材または天井材である、請求項１〜１５のいずれかに記載の建築要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正温度係数材料（ＰＴＣ）を含むものであり、建築材料内に一体化することができる発熱素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来型の家庭暖房は、水流型ラジエータ、ストーブまたは電気ヒーターを使用することにより行なわれている。これらの暖房方法はすべて、大きく場所をとり、常に視界に入るという欠点を有する。また、暖房システムの設置は常に、建設過程において追加工程となる。
【０００３】
発熱素子が占める場所を少なくするための試みの一例は水流ベースの床暖房システムである。水流ベースの床暖房は、通常のラジエータよりも場所をとらないが、床を５ｃｍ以上底上げするため、依然としていくらかの場所をとる。また、建設過程において追加工程が必要とされる。水流ベースの床暖房システムは、視界に入らないため部分的解決策をもたらす。しかしながら、水流ベースの床暖房システムを壁および／または天井に設置するのは容易でない。さらに、設置するためには相当な建築労力が必要とされる。
【０００４】
発熱素子が占める場所を少なくするための解決策は印刷型箔ヒーターであり、これは、ここ数年、市場に出回っている。このような箔ヒーターは、床下あるいは壁および／または天井の裏に設置することができる。このような印刷型箔ベースの暖房システムは、どちらかというと融通がきかない。室内の構成は、ヒーターが適正に機能するために設置前に設定しておく必要がある。したがって、暖房システムがどこに設置されたかに基づいて家具を適所に置かなければならない。
【０００５】
印刷型箔ヒーターベースの従来型の発熱素子は、発熱素子を構成することができる最低限３つの構成エレメントからなる。この構造を図１ａと１ｂに示す。図１ａは、どのようにして導電性バスバー（２０）（ここに電流が流れ込む）が担体または基材（１０ａ）上に成膜されているかを示す。抵抗体（ＰＴＣ）カーボンインク（３０）の薄層がバスバー間に適用されている。抵抗体（ＰＴＣ）カーボンインク（３０）は、バスバー電極間に電圧が印加されると発熱する。発熱素子は、上面側が接着層（４０）と第２基材（１０ｂ）によって保護されている。この接着層（４０）は複数の材料層で形成されている場合もあり得る。一例は、誘電性の被覆およびラミネート用接着剤；ラミネート用接着剤単独である。あるいはまた、図１ｂに示すように、活物物質（２０＋３０）を１つの層に合わせて発熱素子（５０）が形成される場合もあり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、従来型の発熱素子は建築材料内に一体化されていない。建築材料、例えば壁または床は常に、暖房システム、例えば水流型ラジエータまたは水流型床暖房の設置前または設置後に独立して設置される。
【０００７】
他の型のヒーター、例えば、配水管および電線ケーブル（銅線）を建築要素内に一体化することもできるが、これらは通気および他の建築上の変更の必要がある。
【０００８】
したがって、依然として、上記の欠点のすべてが考慮された発熱素子の必要性が存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ａ）建築材料；ｂ）ＰＴＣ組成物層を備えた箔またはＰＴＣ組成物層を含む発熱素子；ｃ）少なくとも１つの接着剤層；ｄ）基材；およびｅ）コネクタを含み、前記発熱素子が前記建築材料と前記基材との間に内蔵されており、前記ＰＴＣ層は１）半晶質材料；２）少なくとも１種のバインダー；および３）電子伝導性材料を含む建築要素に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、先行技術による印刷型発熱素子の構造を示す。
【図２】図２は、発熱素子がＰＴＣ組成物層を備えた箔を含む本発明による建築要素の基本的な実施形態を示す。
【図３】図３は、さらなる基材を備えている本発明による建築要素の一実施形態を示す。
【図４】図４は、発熱素子が２つの建築材料層間に挟まれている本発明による建築要素の一実施形態を示す。
【図５】図５は、発熱素子がＰＴＣ組成物層である本発明による建築要素の基本的な実施形態を示す。
【図６】図６は、発熱素子がＰＴＣ組成物層を含む本発明による建築要素の別の実施形態を示す。
【図７】図７は、発熱素子がＰＴＣ組成物層を含む本発明による建築要素の別の実施形態を示す。
【図８】図８は、発熱素子が２つの建築材料層間に挟まれている本発明による建築要素の別の実施形態を示す。
【図９】図９は、本発明による実施例１の構造を示す。
【図１０】図１０は、本発明による実施例２の構造を示す。
【図１１】図１１は、本発明による実施例３の構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の本文において、本発明をより詳細に説明する。そのように説明する各態様は、そうでないことを明示していない限り、任意の他の態様（１つまたは複数）と組み合わせてよい。特に、好ましいまたは好都合であると示している任意の特性は、好ましいまたは好都合であると示している任意の他の特性（１つまたは複数）と組み合わされ得る。
【００１２】
本発明との関連において、使用している用語は、文脈にそうでないことが示されていない限り、以下の定義に従って解釈されたい。
【００１３】
本明細書で用いる場合、単数形“ａ”、“ａｎ”および“ｔｈｅ”は、文脈にそうでないことが明示されていない限り、単数の指示対象物と複数の指示対象物の両方を包含している。
【００１４】
用語“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（〜を含む／備えている）”、“ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（〜を含む／備えている）”および“ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ  ｏｆ（〜で構成されている）”は、本明細書で用いる場合、“ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（〜を含む）”、“ｉｎｃｌｕｄｅｓ（〜を含む）”または“ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ（〜を含む）”、“ｃｏｎｔａｉｎｓ（〜を含む）”と同義であり、包含的またはオープンエンドであり、記載されていないさらなる構成員、エレメントまたは方法工程を排除しない。
【００１５】
数値の端点の記載は、それぞれの範囲内に含まれるすべての数および分数ならびに記載された端点を包含している。
【００１６】
量、濃度または他の値もしくはパラメータ（１つもしくは複数）が範囲、好ましい範囲または好ましい上限値および好ましい下限値の形態で示されている場合、任意の上限または好ましい値を任意の下限または好ましい値と組み合わせることにより得られる任意の範囲が、得られるこの範囲が本文中に明示されているかどうかに関係なく、具体的に開示されていると理解されたい。
【００１７】
本明細書において挙げた参考文献はすべて、引用によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００１８】
特に定義していない限り、本発明の開示において用いている用語、例えば、科学技術用語はすべて、本発明が属する技術分野の当業者に一般的に理解されている意味を有する。さらなる手引きにより、本発明の教示のより充分な理解のために用語の定義を含めている。
【００１９】
本発明により、ａ）建築材料；ｂ）ＰＴＣ組成物層を備えた箔またはＰＴＣ組成物層を含む発熱素子；ｃ）少なくとも１つの接着剤層；ｄ）基材；およびｅ）コネクタを含み、前記発熱素子が前記建築材料と前記基材との間に内蔵されており、前記ＰＴＣ層は１）半晶質材料；２）少なくとも１種のバインダー；および３）電子伝導性材料を含む建築要素を提供する。
【００２０】
本発明によって提供される暖房システムは、建築要素内に完全に一体化されているため、これが設置された家屋内／室内においてなんら追加の場所をとらない。本発明によって提供される暖房システムは、発熱素子が床／壁／天井用の建築要素の設置と一緒に設置されるため、より単純で速いプロセスで設置することができる。さらに、ＰＴＣ組成物の使用により、さらなるエネルギー消費の削減および過熱に対する安全性の内在的構築がもたらされる。
【００２１】
「正温度係数」または「ＰＴＣ」材料は、ＰＴＣ温度（Ｔｓ）に達すると急激な抵抗率の増大を特徴とする導電材料である。温度に伴う電気抵抗率の関数／曲線は正の傾きを有し、この温度範囲内では、導電性ポリマーＰＴＣ組成物は、正の温度係数の抵抗（ＰＴＣＲ）を有するといわれている。抵抗率の増大が十分に急勾配である場合、抵抗率によって電流が有効に遮断され、該材料のさらなる発熱、例えば該材料の過熱が抑制される。ＰＴＣ材料の主な有益性の１つは、ＰＴＣ材料自体が調節的電子回路と同様の特性を有しているため、ＰＴＣ材料を含む物品において、さらなる調節的電子回路が必要でないことである。さらに、温度が下がるとＰＴＣ材料は自身をリセットする。この抵抗率の急上昇は、しばしばＰＴＣ比と称され得、室温（およそ２３℃）での体積抵抗率に対する最大体積抵抗率の比と定義され得る。
【００２２】
本発明による建築要素およびそのすべての特色を詳細に論考する。
【００２３】
一実施形態では、本発明による建築要素は床材である。好適な床材の非限定的な例はラミネートプランク、寄木張りプランク、カーペット、ビニルプランクおよびタイルである。
【００２４】
別の実施形態では、本発明による建築要素は壁材である。好適な壁材の非限定的な例は乾式工法の壁、石膏ボード、プラスターボードおよび壁紙（例えば、ガラス繊維強化壁紙）である。
【００２５】
また別の実施形態では、本発明による建築要素は天井材である。好適な天井材の非限定的な例は石膏ボードおよび天井用タイルである。
【００２６】
本発明による建築要素は建築材料を備えている。好適な建築材料は、最終建築要素に基づいて、および床、壁または天井材のどれであるかに基づいて選択される。非限定的な例はラミネートプランク、寄木張りプランク、カーペット、ビニルプランク、タイル、乾式工法の壁、石膏ボード、プラスターボード、壁紙および天井用タイルである。
【００２７】
本発明による建築要素は、ＰＴＣ組成物層を備えた箔またはＰＴＣ組成物層を含む発熱素子を備えている。
【００２８】
一実施形態では、本発明による建築要素は、ＰＴＣ組成物層を備えた箔を含む発熱素子を備えている。ＰＴＣ組成物を以下に詳細に論考する。
【００２９】
ＰＴＣ組成物層は該箔の表面上に適用される。本発明における使用のための好適な箔材料の非限定的な例はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、紙、段ボールおよびＦＳＲボードである。
【００３０】
ＰＴＣ組成物層を箔の表面上に接着させるために接着剤を使用する必要はなく、直接印刷することができる。また、溶剤（存在する場合）は乾燥中に蒸発するため、別途の硬化工程は必要とされない。
【００３１】
ＰＴＣ組成物は箔の表面上に種々の手法によって適用することができる。本明細書における使用のための好適な手法は、例えば、スクリーン印刷、ロール印刷、ローラーコーティング、ロータリースクリーン印刷およびディスペンサ吐出である。溶剤（存在する場合）は乾燥中に蒸発するため、別途の硬化工程は必要とされず、したがって任意選択的である。
【００３２】
ＰＴＣ組成物層に加えて、該箔にはまた、銀または銅のバスバーも該箔の表面上に適用されており、機能性発熱素子を形成している。バスバー間には電圧が印加される。バスバーのための好適な市販の材料の例は銀インクＬｏｃｔｉｔｅ  ＥＣＩ  １０１０（Ｈｅｎｋｅｌ製）である。
【００３３】
本発明による一実施形態では、ＰＴＣ組成物層を備えた箔を含む発熱素子は、前記建築材料の表面の少なくとも１５％、好ましくは少なくとも２０％、より好ましくは少なくとも２５％を占めている。
【００３４】
本発明による一実施形態では、ＰＴＣ組成物を含む箔を含む発熱素子は、５μｍ〜５ｍｍ、好ましくは１０μｍ〜１ｍｍ、より好ましくは１５μｍ〜５００μｍ、最も好ましくは２５μｍ〜１５０μｍの厚さを有する。
【００３５】
任意選択で、ＰＴＣ組成物層上に保護被覆を適用してもよい。保護層は、防湿特性および機械的保護をもたらすためのものである。前記保護層は誘電体であっても、コンフォーマル被覆材料であっても、基材を有するＰＳＡであってもよい。好適な被覆層材料は、発熱素子の使用温度に耐えるものである必要があり、ＰＴＣ組成物と反応しないものであるのがよい。前記保護被覆はアクリレートベースの被覆、例えば市販のＬＯＣＴＩＴＥ  ＥＤＡＧ  ＰＦ  ４５５Ｂであり得る。
【００３６】
別の実施形態では、発熱素子がＰＴＣ組成物層を含むものであり、これは建築材料の表面上に直接適用される。ＰＴＣ組成物層はそのままで接着され、ＰＴＣ組成物層を建築材料に接着させるために接着剤を使用する必要はない。また、溶剤（存在する場合）は乾燥中に蒸発するため、別途の硬化工程は必要とされない。ＰＴＣ組成物を以下に詳細に論考する。
【００３７】
ＰＴＣ組成物は建築材料の表面上に種々の手法によって適用することができる。本明細書における使用のための好適な手法は、例えば、スクリーン印刷、ロール印刷、ローラーコーティング、ロータリースクリーン印刷およびディスペンサ吐出である。溶剤（存在する場合）は乾燥中に蒸発するため、別途の硬化工程は必要とされず、したがって任意選択的である。
【００３８】
ＰＴＣ組成物層に加えて、建築材料にはまた、銀または銅のバスバーも該建築材料の表面上に適用されている。バスバー間には電圧が印加される。
【００３９】
この実施形態では、ＰＴＣ組成物層は、前記建築材料の表面の少なくとも１５％、好ましくは少なくとも２０％、より好ましくは少なくとも２５を占めている。また、ＰＴＣ組成物層は、２．５μｍ〜１００μｍ、好ましくは３μｍ〜５０μｍ、より好ましくは５μｍ〜１５μｍの厚さを有する。
【００４０】
任意選択で、この実施形態では、保護被覆をＰＴＣ組成物層上に適用してもよい。保護層は、防湿特性および機械的保護をもたらすためのものである。保護被覆はアクリレートベースの被覆、例えば市販のＬＯＣＴＩＴＥ  ＥＤＡＧ  ＰＦ  ４５５Ｂ（Ｈｅｎｋｅｌ製）であり得る。
【００４１】
本発明による建築要素は少なくとも１つの接着剤層を備えている。接着剤層（１つまたは複数）は、本発明による建築要素において複数の機能を有するものであってもよい。接着機能に加えて、接着剤層は、防湿特性、熱伝導性もしくは断熱性、（ＥＭＦ）遮蔽、機械的保護または前述のすべての組合せをもたらすものであり得る。
【００４２】
接着剤層は、例えば、ＰＴＣ組成物層を備えた箔を建築材料に接着させるために使用することができる。あるいはまた、接着剤層は、基材を、ＰＴＣ組成物層を備えた箔に接着させるために使用することができる。または第２の建築材料層を建築要素に接着させるために使用することができる。
【００４３】
１つより多くの接着剤層を存在させる場合、これらは同じ接着剤であってもよく、２種類以上の異なる接着剤であってもよい。本発明における使用のための好適な接着剤は、発熱素子の使用温度に耐えるものである必要があり、ＰＴＣ組成物と反応しないものであるのがよい。本発明における使用のための好適な接着剤はエポキシド、シリコーン、ポリウレタン、（メタ）アクリレート、エチル酢酸ビニル（ＥＶＡ）および感圧接着剤（ＰＳＡ）である。
【００４４】
本発明における使用のための好適な市販の接着剤は、例えば、Ｄｕｒｏｔａｋ  ３９５４、Ｌｏｃｔｉｔｅ  Ｌｉｏｆｏｌ  ３６４９とＬｏｃｔｉｔｅ  Ｌｉｏｆｏｌ  ＬＡ  ６２５５、Ｄｕｒｏｔａｋ  ２９５４（すべて、Ｈｅｎｋｅｌ製）である。
【００４５】
本発明による建築要素は基材を備えている。基材は、建築要素内の発熱素子を保護するために使用することができる。基材の別の目的は発熱素子を隠すことである。主に、基材は装飾層として使用することができる。好適な基材は、例えば、壁紙（ガラス繊維強化型）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、段ボールおよびＦＳＲボードである。
【００４６】
本発明による建築要素はコネクタを備えている。コネクタは、本発明による建築要素を別の建築要素または電源のいずれかに接続する電気器具である。かかるコネクタの一例は、一端側が箔発熱素子内に固定されており、他端側はケーブル接続部を有するＡＭＰクリンプバレル箔コネクタである。
【００４７】
本発明による建築要素には、ＰＴＣ組成物層を備えた箔または前記建築材料と前記基材の間に内蔵されているＰＴＣ組成物層を有する。以下に、本発明の一部の実施形態の構造の態様を詳細に論考する。
【００４８】
本発明による一実施形態では、図２に示すように、発熱素子が建築材料（１００）内に、ＰＴＣ組成物層（５０）を備えた箔（１０ａ）を建築材料に結合することにより一体化されている。接着剤層（６０）は、この箔を建築材料に接着させるために使用される（あるいはまた、これを機械的に行なってもよい）。接着剤層（４０）はＰＴＣ組成物の保護層として使用される。接着剤層（４０）は、基材（１０ｂ）に接着させてＰＴＣ組成物層をカバーするために使用される。この実施形態では、６０と１０ａと５０と４０と１０ｂの層の総厚は１ｍｍ未満であり、したがって、一体化された発熱素子は建築材料の厚さを有意に増大させない。
【００４９】
本発明による別の実施形態では、図３に示すように、さらなる基材（７０）を基材（１０ｂ）上に適用することができる。ほとんどの場合、このさらなる基材は装飾層であり、これにより建築要素がカバーされ、美観的に感じの良い外観がもたらされる。
【００５０】
本発明によるまた別の実施形態では、図４に示すように、建築材料（１００）の別の層が基材（１０ｂ）上に適用される。この建築材料の第２の層は、好ましくは接着剤層（６０）により、発熱素子が建築材料の２つの層間に挟まれるように接着される。この実施形態では、ラミネート型の建築要素が作製される。この実施形態では、建築材料（１００）は同じであっても異なっていてもよい。
【００５１】
本発明によるまた別の実施形態では、図５に示すように、ＰＴＣ組成物層（５０）が、建築材料の表面上に直接適用されていることにより建築要素内に組み込まれている。ＰＴＣ組成物層は接着剤層（４０）と基材（１０ｂ）によって保護されている。
【００５２】
あるいはまた、建築材料が材料（１種類または複数種）のいくつかの層で構築されている場合、これらの任意の層間にもまたＰＴＣ組成物層（５０）を適用することができる。このようにして、ＰＴＣ組成物層（５０）が建築材料の内部に一体化される。建築要素に使用される材料によっては、ＰＴＣ組成物層（５０）を保護するためのさらなる保護層が必要とされない場合も考えられ得る。この場合、保護は建築材料自体によって行なわれる。
【００５３】
本発明による一実施形態では、ＰＴＣ組成物層（５０）が建築材料（１００）の表面上に直接適用され、この場合、接着剤層（４０）がＰＴＣ組成物層（５０）の上面に適用され、続いて基材（１０ｂ）および装飾層（７０）が適用される。この実施形態を図６に示す。
【００５４】
本発明による一実施形態では、装飾層（７０）をＰＴＣ組成物層（５０）の上面に接着剤層（４０）により直接接着させる。接着剤層（４０）は保護機能を有するものである必要がある。この実施形態を図７に示す。
【００５５】
本発明による別の実施形態において、装飾層（７０）を建築材料（１００）の別の層で置き換え、ＰＴＣ組成物層が２つの建築材料間に挟まれるようにしてもよい。この場合、保護接着剤層（４０）は、接着剤層（６０）が同じ機能と特性をもたらし得るため任意選択である。このような実施形態を図８ａと８ｂに示す。
【００５６】
本発明による建築要素はＰＴＣ組成物の層を備えており、これはインク、ペーストまたはホットメルトの形態であり得る。
【００５７】
本発明において使用されるＰＴＣ組成物は１）半晶質材料；２）少なくとも１種類のバインダー；および３）電子伝導性材料を含む。一部の実施形態では、ＰＴＣ組成物はまた溶剤も含む。
【００５８】
ＰＴＣ組成物は、いかなるハロゲン含有材料もないものである。いかなるハロゲン含有材料もないという用語は、本明細書において組成物中に含まれているハロゲンイオンが該組成物の総重量の重量基準で０．１％未満、好ましくは０．０１％未満であることを意図する。
【００５９】
ＰＴＣ組成物の各必須成分を以下に詳細に説明する。
【００６０】
半晶質材料
ＰＴＣ組成物には半晶質材料が含まれている。半晶質材料はまた、ＰＴＣ組成物中の活物物質と称している場合もあり得る。
【００６１】
半晶質ポリマーは特定の温度での相転移によって有意な体積の増大を示し、これにより、このようなポリマーが「オフ／オン」制御、すなわち「温度スイッチ」の固有の能力を有することが可能になる。このような半晶質ポリマーは「温度スイッチ」より下では結晶性であり、それより上では非晶質である。
【００６２】
本発明における使用に適した半晶質材料は、当業者に知られた慣用的な手段によって調製される。
【００６３】
本発明において使用される半晶質材料は高いエンタルピーおよび狭い融解ピークを有するものであることが好ましい。このような特色は、高いＰＴＣ比を有する所望のＰＴＣインクを配合するために必要とされる。高いエンタルピーを有するが同時に広い融解ピークを有する材料の一例では、抵抗が「早期に」ゆっくり増大し、急速な発熱はみられず、システムの急速な遮断は無く、ＰＴＣ比は低い。
【００６４】
本発明において使用される好適で好ましい半晶質材料は１５０Ｊ／ｇより大きい（ＡＳＴＭ  Ｅ７９３による）融解エンタルピーを有するものである。
【００６５】
例えば、実験のセクションの実施例４．１に非常に良好な半晶質材料を例示する。実施例４．１の組成物は、高い融解エンタルピーとともに狭い融解ピークを有する。これにより、初期における抵抗の増大はもたらされないが、急速な発熱がもたらされる。続いて非常に速い融解が起こり、非常に急な抵抗の増大および高いＰＴＣ比がみられる。これは、半晶質材料の高い融解エンタルピーと狭い融解ピークによって可能である。
【００６６】
本発明において使用される好適な半晶質材料は好ましくは狭い融解ピーク（ＤＳＣによる測定時）を有するものである。好ましくは、融解のオン／オフ設定温度は融点との差が最大２０℃であるのがよい。
【００６７】
さらに、本発明において使用される好適な半晶質材料は好ましくは低分子量および狭い融点範囲を有するものである。低分子量により半晶質材料が温度変化に対してより速く応答することが可能になる。
【００６８】
好ましい一実施形態では、半晶質材料は少なくとも５％の結晶化度を有するものである。別の好ましい実施形態では、半晶質の熱可塑性材料は少なくとも１０％の結晶化度を有するものである。さらに別の好ましい実施形態では、半晶質の熱可塑性材料は少なくとも１５％の結晶化度を有するものである。
【００６９】
半晶質材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニル、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリオキシメチレン、天然ポリマー、炭化水素ワックス、変性アクリル酸アルキルポリマーおよびその混合物からなる群より選択される。好ましくは、炭化水素ワックスは、９５％より多くのアルカン、主に、直鎖を有するノルマルパラフィンを含むものであり、完全飽和型である。好ましくは、半晶質材料は、天然ポリマーおよび炭化水素ワックスからなる群より選択される。
【００７０】
本発明において使用される好適な市販の半晶質材料は例えば、Ｄｉｌａｖｅｓｔ  Ｐ８６（Ｐａｒａｍｅｔｌ製）である。
【００７１】
ＰＴＣ組成物は、組成物全体の重量基準で０．５〜７０％、好ましくは２０〜６０％、より好ましくは２３〜５０％、最も好ましくは２５〜４０％の半晶質材料を含む。
【００７２】
バインダー
ＰＴＣ組成物には少なくとも１種類のバインダーが含まれている。ＰＴＣ組成物に使用されるバインダーは、当業界で現在使用されている任意のバインダーから選択され得る。
【００７３】
一般に、該少なくとも１種類のバインダーは、熱可塑性ポリウレタン、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリシロキサン、ハロゲン化ビニルまたはビニリデンポリマー、ポリアミドコポリマー、フェノキシ樹脂、ポリエーテル、ポリケトン、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリレートおよびその混合物からなる群より選択される。好ましくは、該少なくとも１種類のバインダーは熱可塑性ポリウレタンからなる群より選択される。
【００７４】
熱可塑性ポリウレタンは、良好な接着と可撓性をもたらし、膜の機械的完全性に支障を来さないため好ましいバインダーである。
【００７５】
一実施形態では、ＰＴＣ組成物に少なくとも２種類のバインダーが含まれている。この実施形態では、第１のバインダーは、熱可塑性ポリウレタン、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリシロキサン、ハロゲン化ビニルまたはビニリデンポリマー、ポリアミドコポリマー、フェノキシ樹脂、ポリエーテル、ポリケトン、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリレートおよびその混合物からなる群より選択され、第２のバインダーは、エチレン酢酸ビニルポリマー、ポリビニルアルコール、エチレンアクリル酸アルキルコポリマーおよびその混合物からなる群より選択される。
【００７６】
好ましい実施形態では、第１のバインダーが熱可塑性ポリウレタンであり、第２のバインダーがエチレン酢酸ビニルである。この実施形態では、第２のバインダーは、該組成物の印刷適性を改善するために使用される。
【００７７】
本発明において使用される好適な市販のバインダー材料は、例えば、Ｅｓｔａｎｅ  ５７１５（Ｌｕｂｒｉｚｏｌ製）およびＥｌｗａｘ  ４０Ｗ（Ｄｕ  Ｐｏｎｔ製）である。
【００７８】
本発明によるＰＴＣ組成物には該少なくとも１種類のバインダーが該組成物の総重量の重量基準で０．５〜８．５％、好ましくは２．５〜７．５％、より好ましくは４〜６％で含まれる。
【００７９】
少なくとも２種類のバインダーはＰＴＣ組成物に、該組成物の総重量の重量基準で１〜１０％、好ましくは３．５〜１０％、より好ましくは５．７５〜８．２５％で含まれる。
【００８０】
該組成物中の当該バインダー量は理想的である。それは、より量が多いと、ＰＴＣ比にマイナスに支障を来し得るためである。また、該組成物の総重量の重量基準で０．５％より低レベルでは接着特性およびＰＴＣ比が低下し得る。
【００８１】
電子伝導性材料
ＰＴＣ組成物には電子伝導性材料が含まれている。好適な電子伝導性材料は、例えば金属粉末およびカーボンブラックである。カーボンブラックは、ＰＴＣ材料に使用されている材料の１つである。カーボンブラックは、ポリマーベースのＰＴＣ材料のための最も使用頻度の高い導電性フィラーの１つである。電子伝導性金属材料と比較したときのカーボンブラックの使用の利点の一例としては、低原価および低密度が挙げられる。
【００８２】
電子伝導性材料の選好性は用途に依存する。例えば、特定の抵抗レベルが必要とされる場合、カーボンブラックとグラファイトの組合せが好ましい電子伝導性材料である。他方において、より大きな導電率を必要とする材料では、銀または金属合金などの導電性がより大きな電子伝導性材料が使用され得、好ましい。
【００８３】
一般に、電子伝導性材料は、銀、ニッケル、カーボン、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、銅、銀被覆銅、銀被覆グラファイト、金、白金、アルミニウム、鉄、亜鉛、コバルト、鉛、スズの合金およびその混合物からなる群より選択される。好ましくは、電子伝導性材料は、グラファイト、カーボンブラックおよびその混合物からなる群より選択される。
【００８４】
本発明において使用される好適な市販の電子伝導性材料は、例えば、Ｅｎｓａｃｏ  ２５０Ｇ（Ｔｉｍｃａｌ製）およびＶｕｌｃａｎ  ＸＣ７２Ｒ（Ｃａｂｏｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）である。
【００８５】
特に好ましい一実施形態では、ＰＴＣ組成物は、グラファイト粒子をカーボンブラックとの組合せで含む。グラファイト粒子は改善された熱伝導性を示し、これにより、動作中、すなわち電源に接続させているときのホットスポットの形成を抑制することができる。また、カーボンブラックとグラファイトの組合せは、具体的なこのブレンドによって所望の抵抗レベルが得られるため好ましい。さらに、具体的なこの組合せにより、所望の高いＰＴＣ比も得られる。
【００８６】
好ましくは、前記電子伝導性材料は５μｍ〜６．５μｍ、より好ましくは約５．９μｍのｄ５０粒径を有するものである。好ましくは、前記電子伝導性材料は１１．５μｍ〜１３μｍ、より好ましくは約１２μｍのｄ９０粒径を有するものである。
【００８７】
好ましくは、前記電子伝導性材料は６０〜７０ｍ２／ｇ、より好ましくは約６８ｍ２／ｇの粒子表面積を有するものである。
【００８８】
ＰＴＣ組成物は、該組成物の総重量の重量基準で０．５〜１５％、より好ましくは４．５〜１２％、最も好ましくは６〜１１％の電子伝導性材料を含む。
【００８９】
該組成物中の当該電子伝導性材料量は理想的である。それは、より量が多いと、導電率が高くなりすぎ、したがってＰＴＣ比が小さくなり得るためである。他方において、０．５％未満の量では高いＰＴＣ比が得られ得るが材料は充分に導電ではなくなり得る。
【００９０】
溶剤
ＰＴＣ組成物に任意選択で溶剤を含めてもよい。溶剤を存在させるかはＰＴＣ組成物の形態に依存する。ＰＴＣ組成物がインクの形態であれば、該組成物には溶剤が含められる。他方において、ＰＴＣ組成物がペーストまたはホットメルトである場合、それは溶剤を含める場合もあり得る。
【００９１】
多種多様な既知の有機溶剤を本発明において使用することができる。本発明において使用される好適な溶剤は、好ましくは、インクをスクリーン上で乾燥することなくインクスクリーン印刷可能にするのに充分に高い引火点を有するものである。好ましくは、溶剤の引火点は７０〜１２０℃である。
【００９２】
また、本発明において使用される溶剤は、好ましくは、さらなるバインダーおよび相溶化剤もまた溶解させるものであることが好ましい。
【００９３】
本発明において使用される好適な溶剤は、アルコール、ケトン、エステル、グリコールエステル、グリコールエーテル、エーテルおよびその混合物からなる群より選択される。好ましくは、溶剤は、ブチルグリコールアセテート、カルビトールアセテートおよびその混合物から選択される。
【００９４】
本発明において使用される好適な市販の溶剤は、例えば、ブチルグリコールアセテートおよびカルビトールアセテート（Ｅａｓｔｍａｎ製）である。
【００９５】
ＰＴＣ組成物は、該組成物の総重量の重量基準で５〜８０％、好ましくは１０〜７０％、より好ましくは１３〜６３％の溶剤を含む。
【００９６】
ＰＴＣ組成物中の溶剤の理想的な量は用途に依存する。例えば、ＰＴＣ組成物がスクリーン印刷によって適用される場合、スクリーン印刷のための理想的な粘度を得るために溶剤レベルを高くする。
【００９７】
任意選択の成分
上記の成分に加えて、ＰＴＣ組成物にさらに、分散剤、湿潤剤、相溶化剤、レベリング剤およびその混合物からなる群より選択されるさらなる成分を含めてもよい。
【００９８】
好ましくは、ＰＴＣ組成物は４０未満のヘグマン値を有するものである。ヘグマン値は、配合物中にまだ存在している粒子の最大径を示す。ヘグマン値は、どのようにしてＰＴＣ組成物を調製するかに依存する。
【００９９】
スクリーン印刷法におけるインク用途では、好ましくは、本発明によるＰＴＣ組成物は、２０ｍｍのプレート−プレート構成（０．２ｍｍギャップ，６０秒，２５℃）で一定の剪断速度にてレオメーターＡＲ  １０００において測定時、５〜４５Ｐａｓ（１５ｓ−１）、好ましくは７．５〜３５、より好ましくは１０〜３０Ｐａｓ（１５−１）の粘度を有するものである。
【０１００】
スクリーン印刷法におけるインク用途では、好ましくは、ＰＴＣ組成物は、２〜１５、好ましくは３〜１５、より好ましくは４〜９のチキソトロピー指数を有するものである。チキソトロピー指数は、１．５ｓ−１における粘度を１５ｓ−１における粘度で除算することにより計算される。
【０１０１】
高速印刷法、例えば、フレキソ印刷または輪転グラビア印刷による用途のためには、好ましくは本発明によるＰＴＣ組成物は、２０ｍｍのプレート−プレート構成（０．２ｍｍギャップ，６０秒，２５℃）で一定の剪断速度にてレオメーターＡＲ  １０００において測定時、０．２〜１０Ｐａｓ（１５ｓ−１）、好ましくは０．３〜８、より好ましくは０．５〜５Ｐａｓ（１５−１）の粘度を有するものである。
【０１０２】
好ましくは、ＰＴＣ組成物は、以下の方法に従って測定したとき１〜１０００ｋΩ／ｓｑ／２５μｍの抵抗を有するものである。図２に示す設計は、スクリーン印刷し、続いて乾燥させたものである。平均抵抗と導電路厚を測定する。抵抗は、（Ｒ×厚さ）／（平方値×２５）により計算され、ここで、Ｒは平均導電路抵抗（キロオーム），乾燥厚（μｍ）であり、平方値（＃  ｓｑｕａｒｅｓ）は５（導電路の長さ／導電路の幅）であり、２５は２５μｍへの標準化である。
【０１０３】
好ましくは、ＰＴＣ組成物は６より大きいＰＴＣ比を有するものである。好ましい実施形態では、ＰＴＣ比はできるだけ高いものである。ＰＴＣ比は最大抵抗を室温時の抵抗で除算したものである。ＰＴＣ比が大きいほど大きな安全性がもたらされる。
【０１０４】
好ましくは、ＰＴＣ組成物は、３０％〜６０％、好ましくは３５％〜５５％、より好ましくは４０％〜５０％の固形分含量を有するものである。
【０１０５】
ＰＴＣ組成物を調製するための方法の一例は、該少なくとも１種類のバインダーを溶剤（存在させる場合）に予備溶解させることである。続いて、微粉化した半晶質材料を混合物に添加し、均一な混合物が形成されるまで高速ミキサーで混合する。電子伝導性材料を混合物に添加し、均一な混合物が形成されるまで混合する。形成された混合物を３本ロールミルで処理する。
【実施例】
【０１０６】
実施例１
本発明による発熱素子をラミネート型の床に一体化した
本発明による発熱素子をＰＴＣ組成物（実施例４の組成物）で構成し、直接、ラミネート型の床構造体に一体化した。ＰＴＣ組成物層を基材２の裏面に適用し（図９）、続いて、その他の層と一体にラミネートした。バスバーを基材２の裏面に、銀インクＬｏｃｔｉｔｅ  ＥＣＩ  １０１０でスクリーン印刷法にて印刷した。インクを乾燥させた後、抵抗体層を形成するために、正温度係数インクＬｏｃｔｉｔｅ  ＥＣＩ  ８０４５をバスバーの上面にスクリーン印刷した。この層を乾燥させた後、保護層（誘電性Ｌｏｃｔｉｔｅ  ＰＦ  ４５５Ｂ）を上面に印刷し、硬化させた。続いて、標準的なラミネーション法を続けてラミネートを得、これはヒーターが一体化されたものであった。発熱素子は層２と３の間に挟まれている。
【０１０７】
適切なヒーター設計および妥当な抵抗レベルのＰＴＣインクを使用することにより、ヒーターを配電網（２３０Ｖ）に該ヒーターが発熱できるように接続することが可能である。このラミネート体エレメントの厚さは＜１００μｍだけ増大した。さらに、このようにして、ヒーターが視界に入らないようになった。
【０１０８】
実施例２
発熱素子（印刷型カーボンＰＴＣ）を壁材に一体化する（図１０ａと１０ｂ）。
バスバーをＰＥＴ基材（また、紙または他の基材であってもよい）上に、銀インクＬｏｃｔｉｔｅ  ＥＣＩ  １０１０でスクリーン印刷法により印刷した。銀インクの乾燥後、本発明によるカーボンＰＴＣインクをバスバーの上面にスクリーン印刷し、抵抗体層を形成した。カーボンＰＴＣインク層を乾燥させた後、保護層（誘電性Ｌｏｃｔｉｔｅ  ＰＦ  ４５５Ｂ）を上面に印刷し、推奨された方法に従って硬化させた。形成された発熱素子（４０）を石膏壁建築パネル（１００）に接着剤（５０）によって結合させた。続いて、発熱素子に塗装層（６０）を重層し、このようにして、ヒーターはもはや視界に入らないようになった。これを図１０ａに示す。
【０１０９】
択一的な実施形態では、壁紙（この場合、ガラス繊維強化壁紙）（６０）を発熱素子の上面に接着させた（７０）。これを図１０ｂに示す。
【０１１０】
実施例３
発熱素子を２つの建築要素間に挟んだ．これを図１１に示す．
バスバーを建築要素（１００）の第１の層（この場合、石膏ボード）の上面に銀インクＬｏｃｔｉｔｅ  ＥＣＩ  １０１０でスクリーン印刷法を使用することにより印刷した。銀インクの乾燥後、正温度係数インクＬｏｃｔｉｔｅ  ＥＣＩ  ８０４５をバスバーの上面にスクリーン印刷し、抵抗体層を形成した。ＰＴＣ層の乾燥後、保護層（誘電性Ｌｏｃｔｉｔｅ  ＰＦ  ４５５Ｂ）を上面に印刷し、続いて、推奨された方法に従って硬化させた。発熱素子を有するこの建材層を第２の建材層（１００）に熱伝導性接着剤（６０）によって結合させた。このように発熱素子は建築材料の２つの層間に挟まれ、外部の影響から良好に保護された。
【０１１１】
実施例４
組成物の実施例
【表４】
2018524771.tif 000002
【０１１２】
Ｅｓｔａｎｅ  ５７１５（Ｌｕｂｒｉｚｏｌ製）；Ｅｌｗａｘ  ４０Ｗ（Ｄｕ  Ｐｏｎｔ製）；Ｅｎｓａｃｏ  ２５０Ｐ（Ｔｉｍｃａｌ製）；ブチルグリコールアセテート（Ｅａｓｔｍａｎ製）；カルビトールアセテート（Ｅａｓｔｍａｎ製）、Ｄｉｌａｖｅｓｔ  Ｐ８６（Ｐａｒａｍｅｔｌ製）．
【０１１３】
本実施例の組成物を以下のようにして調製した。
【０１１４】
２種類の予備溶解バインダー溶液を使用した：Ｅｓｔａｎｅ  ５７１５は機械的特性をもたらすバインダーであり、これをまず、ブチルグリコールアセテートに溶解させ、第２のバインダーＥｌｖａｘ  ４０Ｗもまたブチルグリコールアセテートに溶解させ、これは、インクに改善された印刷適性をもたらすために使用している。この２種類のバインダー溶液を溶剤および半晶質材料と一緒に高速ミキサー内で混合した。混合物を均一になるまで混合し、続いて、電子伝導性材料を添加し、形成された混合物を均一になるまで混合した。最後に、組成物を３本ロールミルで処理した。粘度が高すぎた場合、さらにいくらかの溶剤を添加することにより調整した。所望の粘度はどのようにしてＰＴＣ組成物を適用するかに依存する。例えば、スクリーン印刷での適用では、所望の粘度は１０〜３０Ｐａｓ（１５−１）である。
【図１（ａ）】
2018524771.tif 000003
【図１（ｂ）】
2018524771.tif 000004
【図２】
2018524771.tif 000005
【図３】
2018524771.tif 000006
【図４】
2018524771.tif 000007
【図５】
2018524771.tif 000008
【図６】
2018524771.tif 000009
【図７】
2018524771.tif 000010
【図８（ａ）】
2018524771.tif 000011
【図８（ｂ）】
2018524771.tif 000012
【図９】
2018524771.tif 000013
【図１０（ａ）】
2018524771.tif 000014
【図１０（ｂ）】
2018524771.tif 000015
【図１１】
2018524771.tif 000016
【国際調査報告】
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2018524771.tif 000018
2018524771.tif 000019