JPS6025873B2 - 自己調節性電気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は抵抗の正の温度係数ＰＴＣを有する導電性重合
体組成物の成形構造体、特にＰＴＣ材料を含む加熱素子
に関するものである。

近年電気加熱装置における改良は特定の型式のＦＴＣ特
性、即ち一定の温度に達すると、抵抗にかなりの上昇が
起こることを示す材料を利用する自己調節性加熱系を提
供している。

報告によればＰＴＣ材料を利用する加熱体は狭い温度範
囲内で抵抗に幾分鋭い上昇を示すが、ある温度範囲以下
では温度に関して抵抗に比較的小さな変化のみを示す。
抵抗が鋭く増加し始める温度は、この温度に達すると加
熱体が抵抗に異常な変化を示し、そして実際目的のため
に、スイッチオフするので、スイッチング又は異常（ａ
ｎｏｍａｌｙ）温度Ｔｓと称されることが多い。ＰＴＣ
材料を利用する自己調節性加熱体はこれらが別のサーモ
スタット、ヒューズ又はライン内電気抵抗に対する必要
性を一般に排除する点で従来の加熱装置に優る利点を有
する。最も広く使用されるＰＴＣ材料はチタン酸バリウ
ムでドープされ、これは食品加溢皿及び他の小さな携帯
用加熱装置のような適用に使用される自己調節性セラミ
ック加熱体のために利用されている。

このセラミックＰＴＣ材料は通常加熱適用のために使用
されるが、その剛性はこれらが使用できる適用の種類を
厳しく制限する。導電性重合体組成物を含むＰＴＣ材料
も公知であり、そのあるものは前記の特性を有すると述
べられる。しかしながら、このＰＴＣ材料の使用は主と
して低い熱容量により比較限定されている。この材料は
一般に結晶性熱可塑性重合体に分散された、一つ又はそ
れ以上の導電性充填剤、例えばカーボンブラック又は粉
末金属を含む。高度に結晶性の重合体から製造されたＰ
ＴＣ材料は一般にキュリー温度（セラミックに対してＴ
ｓ）でのセラミック対照物の挙動に類似して、その結晶
融点以下数度で開始する抵抗に急な上昇を示す。例えば
、約５０％以下の低い結晶度のホモポリマー及びコポリ
マーから誘導されたＰＴＣ組成物は抵抗に幾分より少な
い急な上昇を示し、この増加は重合体の結晶融点より著
しく低い範囲であまり限定されない温度で開始する。極
端な場合には低い結晶度の重合体は多少凹形（上から）
である抵抗対温度曲線を生ずる。別の型式の熱可塑性重
合体は温度に関してかなり滑らかにかつ多少急に、しか
し連続的に上昇する抵抗を生ずる。添付図面の第１図は
前記の異なる型式のＦＴＣ組成物に対する特性曲線を示
す。第１図では曲線１はなかんずく高結晶度を有する重
合体の一般特性である抵抗において鋭い実質上瞬間的な
増加を示す（以下型式１の挙動として知られる）：曲線
川ま（重合体融点に対して）より低い温度で更に徐々の
増加を示す、以下低い結晶度重合体の一般特性である型
式Ｄの挙動として知られる。曲線皿は多くの非常に低い
結晶度重合体の特性（型式ｍ挙動）である凹形（上から
）曲線を示し、一方曲線Ｗは少くとも若干の材料に関し
て見られる商業的興味の温度範囲内で多少とも一定の抵
抗の区域なしに抵抗が大きな増加を示す。曲線Ｖは多く
の“正常な”電気抵抗体により示される徐々に増加する
抵抗温度特性を示す（型式Ｖ挙動）。前記の型式の挙動
は殆ど特定の型式の重合体材料に関して例示されている
が、示された特定の型式の挙動はまた導電性充填剤の種
類と量に非常に依存し、そして特にカーボンブラックの
場合には、その粒径と形状、表面特性、凝集する頃向及
び粒子アグロメレートの形状（即ち構造体に対する煩向
）に非常に依存していることは当業者に認識される。従
来技術に記憶された好適ＰＴＣ組成物はすべて本質的に
型式１の挙動を示すと述べられていることに注目すべき
である。

実際には、従来技術に記載されるＰＴＣ組成物の多くは
型式１を示さず、むしろ型式０，ｍ又はＷ挙動を示す事
実にもかかわらず、徐来技術は特別に型式０なし、しＷ
を認識しない。型式１の抵抗温度特性に関して、Ｔｓ以
上の抵抗の増加は装置がスイッチオフする温度としてＴ
Ｓが見なされる程急速である。

しかしながら、型式ロ又は型式ｍのＰＴＣ材料に関して
、温度が増加するにつれて比較的安定な抵抗から温度に
関して急に上昇する抵抗への移行はあまりよく限定され
ず、異常温度又はＴｓはいまいま正確な温度ではない。
本明細書において、装置は一定のＴｓでシャツトオフす
る（ｓｈｕｔｔｍｇｏｆｆ）ものとして記載されるが、
多くの実際的場台において、それ以上では装置がスイッ
チオフする温度の最低温度としてＴｓを理解すること、
又は特定の温度よりむしろ比較的狭い温度範囲であると
ＴＳを考えることがより適切である。ＦＴＣ材料を利用
する前記の自己調節性熱装置は極めて急な（型式１）Ｒ
＝ｆ（Ｔ）曲線を有するものとして記載され、このため
特定の温度以上では、装置は実際にシャツトオフし、一
方この温・度以下では一定の電圧で比較的一定のワット
数出力が得られる。

ＴＳ以下の温度では、抵抗は比較的低くかつ一定のレベ
ルであり、従って電流フローは与えられた印加電圧で比
較的高い。この電流フローにより生じた電力は熱として
消失し、即ち熱が電気抵抗により生じてＰＴＣ材料を暖
める。温度が上昇するにつれて、大体ＴＳ温度まで抵抗
は比較的低いレベルにとどまり、この点で抵抗の急速な
増加が起こる。抵抗の増加と共に、電力が付随して減少
し、これにより発生した熱の量を限定し、このためＴＳ
に達する時に加熱が本質的に停止する。次に、周囲へ熱
の消失により、Ｔｓ以下へ装置の温度が下降して、抵抗
が下がり、これにより電力出力を増加する。定常状態で
は、発生した熱は本質的に消失した熱と平衡する。

従って、印加電圧がＰＴＣ加熱素子を横切って加えられ
る時に、ジュール熱がＰＴＣ素子を大体そのＴＳまで加
熱し、この加熱の迅速さは印加電圧とＰＴＣ素子の型式
に依存し、その後抵抗の増加の故に余分の温度上昇は殆
ど起こらない。この抵抗上昇の故に、ＰＴＣ素子は通常
には大体ＴＳで定常状態に達し、これによりヒューズ又
はサーモスタットに頼ることないこ素子の熱出力を自己
調節する。多くの適用におけるこのような自己含有熱調
節素子の利点は明らかであろう。コーラ‐（ｋｏｈｌｅ
ｒ）の米国特許恥．３，２４３．７５３明細書は導電性
炭素粒子が互いに実質上接触している炭素充填ポリエチ
レンを記載する。

コーフーは室温で約０．４オーム／弧の抵抗を与えるよ
うに４０％ポリエチレンと６０％炭素粒子を含有する生
成物を記載する。従来技術の主張された性能の例として
、コーラ一のＰＴＣ生成物はスイッチング温度以下で温
度に対する電気抵抗の比較的平らな曲線を有し、１４０
ｑｏ範囲を越えて少くとも２５０％の抵抗率の鋭い増加
を有するものとして記載される。抵抗率の鋭い増加に対
してコーラ一により示唆された機構はこの変化が材料、
即ちポリエチレンと粒状炭素の熱膨張における差の作用
であることにある。導電性充填剤の組成物の高レベルは
ポリエチレン重合体マトリックスを通して導電性網目を
形成し、これにより低い温度で初期の一定の抵抗率を与
えることが示唆される。

しかしながら、その大体の結晶融点で、ポリエチレンマ
トリックスは急速に膨張し、この膨張は導電性網目の多
くの破壊を引起こし、これは次に組成物の抵抗に鋭い増
加を生ずる。導電性粒子充填重合体組成物におけるＦＴ
Ｃ現象を説明するために提案された他の理論は導電性充
填剤の粒子間で粒子間隙を通して電子トンネリングに基
づいた複合機構又は重合体マトリックス中で結晶区域か
ら無定形区域へ相変化に基づいたある機構を含む。

ＦＴＣ現象に対して多数の提案された別の機構の背景論
議はジェイ・メィャー（Ｊ．Ｍｅｙｅｒ）の“Ｇｌａｓ
ｓ ＴｒａｎｓｉｔｉｏｎＴｅｍｐｅｒａＬ町ｅａｓ
ａ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ ｔｈｅ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ
ｏｆ ＦｏｌｙｍｅｒｓＳｕｉｔａｂｌｅ ｂｒ Ｆ
ＴＣ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ”， ＦｏｌｙｍｅｒＥｎ
ｇｉ船ｅｒｌｎｇ ａｎｄ ＳｃｊｅＭｅ，１９７３．
１１．１３Ｎｏ．６にみられる。米国特許恥．３，６７
３，１２１明細書ではメィャーは相変化理論に基づいて
、鋭いカットオフ（型式１）を有する抵抗の急に傾斜し
たＰＴＣを得るために、重合体マトリックスは狭い分子
量分布を有する結晶性重合体を含むべきことを示唆する
。米国特許Ｍ．３，５９１，５２６明細書でカヮシマ等
はカーボンブラックのような導電性粒子が最初に熱可塑
性材料に分散され、その後にこの分散混合物が成形樹脂
へ混和されるＰＴＣ成形組成物を記載する。カワシマ等
は同様に約１０００ −１３０ｑｏのＴｓで極めて急な
温度抵抗曲線（即ち、Ｒｅｆ（ｔ））の有望性を示唆す
る。その可塑性、比較的低いコスト及び設置の容易性の
故に、結晶性重合体に分散された導電性粒子を含むＰＴ
Ｃストリップ加熱体は工業配管で管トレーシング加熱体
として、そして関連した適用において近釆広く使用され
ている。

例えば、この重合体ＦＴＣ加熱体は、その自己調節特性
の故に、凍結を防ぐため化学プラントで管を包むこと、
又は次に“塩折”ないこ管を通して水溶液又は他の溶液
が流れること許す一定温度に保つために使用されている
。この適用では、周囲へ熱伝達を通して失われたエネル
ギーが電流から得られたものと等しくなる温度を加熱体
が理想的に得て、そして保たれる。

この加熱体は通常ストリップの長藤に沿って両端部に電
極（例えば埋込まれた銅線）を有する炭素充填重合体材
料の比較的細くかつ薄いＩＪボン又はストリップからな
る。ストリップの平面に沿ってかつその長軸を横切って
電位勾配が一般に考えられると、対向する電極間の印加
電圧は通常大体Ｔｓまで全ストリップの加熱を生ずる。
明らかに、前記の論議から型式１の材料は殆どの適用に
おいてこれまで列挙された他の型式のＰＴＣ材料より著
しい利点を有することは明らかである。

ずっと劣った鋭さの遷移の故に加熱体の定常状態温度が
その上に置かれた熱負荷に更に依存することで型止０と
ｍは欠点を有する。この組成物はまた下記により詳細に
記載するように電流ィンラッシュ（ｉｎｒ船ｈ）問題に
悩まされる。型式ＷとＶの材料は電力出力が温度に無関
係であることから温度に依存することへ変化する有用な
温度範囲を欠くので、これらの材料は通常の環境下で実
際の加熱体として適切な材料とこれまで考えられていな
い。前記のような用途及び他の用途において、従来技術
で考えられるものよりずっと高い電力出力密度及び／又
はより高い操作温度を有する可塑性ストリップ加熱体に
対する必要性が存在する。

より高い電力出力、即ちより高いワット数レベル（１．
５ワット／平方ィンチ以上）及び／又はより高い温度（
約１００ｑｏ以上）で、従来技術の組成物から、そして
従来技術の設計から製造された加熱体、特にストリップ
加熱体を操作することが可能と思われない。従来技術の
加熱体により移される実際のワット数は加熱体面積と熱
伝達に基づいて予期されるものよりずっと少なく、明ら
かにその理由はこの熱が二つの電極間のストリップの長
藤の下方に非常に薄い帯で生ずるためである。この現象
はここでホットラインを形成する。このホットラインは
不適当なかつ不均一な加熱性能を生じ、そして特に１０
０００以上の温度でワット数出力が所望される場合の適
用で加熱サイクルの殆どに対して全体の加熱装置を無用
にする。更に特に、この熱出力は電流通路を横切って細
い帯又はラインに閉じ込められているので、このライン
の高い抵抗が通路を越えた電流の流れを阻止し、実際に
ホットラインの温度が再びＴｓ以下に低下するまで全加
熱体をシャツトオフすることを引き起こす。ストリップ
を横切って電圧が印加され、かつ電流が流れる場合には
従来技術の重合体ＰＴＣストリップ加熱体のすべてでな
いとしても殆どにこのホットライン状態が起こり、この
状態の程度は一般に印加電圧の量、並びに重合体の熱伝
導性及び不均一熱消失の程度に依存していることが現在
判明した。

電極間で、ストリップの長軸に沿ったホットラインはフ
ィルムの表面積の小部分のみ、即ちホットラインがＴｓ
に通したとしても、この加熱袋贋を効果的にシャツトダ
ウンする。多くの場合で、これは加熱体を破壊し、又は
少くとも従来技術のＰＴＣ重合体ストリップ加熱体と一
般に関連して見られる非常に低い加熱性能を示すと思わ
れる程これを無効にする。，前記の議論からホットライ
ンの除去はＰＴＣ自己調節性加熱体、特に電力出力及び
／又は高い操作温度を有するもの有効な操作のために重
要であることは明らかである。

加熱表面が比較的長く、細いストリップ以外の他の形状
のもの、例えば矩形又は円形の加熱パッドであるＰＴＣ
自己調節性加熱体が製造されれば極めて有益であろう。

また比較的複雑な三次元構造に製造できるＰＴＣ自己調
節性加熱体、例えば化学工程容器の全体の外側表面と本
質的に有効に接触することができるものが望ましい。不
運にも、電流通路距離、即ち電極間の距離が流れねばな
らないＰＴＣ材料の単位長さ当りの断面鏡に比較して大
きい時にホットラインへの傾向が特に支配的である。例
えば、ストＩＪップ縁部に電極を有する加熱ストリップ
の場合には、比較的広い短いストリップは同一の長さ、
組成及び厚さの細いストリップよりホトラィンへの大き
な煩向を有する。同様に、同一の長さと優に対して、ス
トリップが薄くなる程、ホットラインへの煩向はより大
きくなる。幅と厚さを一定に保ちながらストリップの長
さを増加することはホットライン煩向に顕著な効果を有
しない。ホットラインの問題は明らかに以前には正当に
認識されず、そしてこれを減ずる組成物又は構造に対し
て確かに何の示唆も提案されていない。重合体ＰＴＣ組
成物がまた熱収縮性物品に対して示唆されている。

例えば、米国特許デフェンシブ公報船Ｔ９０５，００１
でディ（Ｄａｙ）はＰＴＣ熱収縮性プラスチックフィル
ムの使用を教示する。しかしながら、ディの収縮性フィ
ルムは、Ｔｓがフィルムの結晶融点より大きくないので
、回収力が殆ど発生できないかなり重大な欠点に悩む。
米国特許Ｎｏ．３，４１３，４４２でビチング（Ｂｕｉ
ｔｊｎｇ）等は銀電極間に重合体層をサンドイッチする
ことを含む加熱体構造を示唆する。ビチング等の構造の
顕著な欠点は可榛・性の欠除である。更にビチング等又
は他の前記の技術の教示の何れもすべての従来技術のＰ
ＴＣ加熱体に固有の特定の別の問題を述べず、殆ど解決
しない。最初は、電流ィンラッシュの問題である。

この問題は約１００００以上にＴＳを有する加熱体を供
することが望まれる時には特に重大である。多くの適用
な２００００又はそれ以上のＴｓを有する自己調節性加
熱体を有益に利用できる。不運にも、前記のように、前
記の提案されたＰＴＣ加熱体構造はこの高いＴＳ適用に
は本質的に不適当である。実質上１００００以上のＴｓ
を有する材料に関して、ＴＳより少し下でこの材料の低
抗が室温での抵抗の１Ｍ音である。

ＰＴＣ加熱体は通常にはＴｓ又はＴｓより少し下で作用
するので、その有効な熱出力はＴｓより僅かに下で抵抗
により測定される。それ故に、このＰＴＣ加熱体では、
例えば２００００で１５アンペアは室温で１５０アンペ
アを容易に引き出す。この加熱体系は定常状態操作のた
めのに必要のもの以上に大きな電流容量を必要とし、又
は別に、加熱体が最初に電源に接続された時に１５０ア
ンペア初期電流ィンラッシュが加熱体又はリード線を焼
きつくすことを阻止するために、複雑なそして一般に壊
れ易い又は高価な制御回路の設置を必要とする。添付図
面の第２図に言及すると、これは温度に対する抵抗のグ
ラフであり、その理想形で加熱体素子の好適型式（線Ａ
ＢＣ）はＴｓまで一定の抵抗（線ＡＢにより示される）
及びＴｓ以上で極めて急速に上昇する抵抗（線ＢＣによ
り示される）を有する。

従って、操作範囲、即ちその最大の割合から引き出され
た〜０電流まではＢとＤで抵抗温度範囲に交差する点線
により示される。理想的加熱体の電流出力はＴｓ以下の
温度での変化により影響されず、ＴＳ以上で非常に小さ
な範囲の温度で全範囲にわたって変化する。不運にも、
前記のように、ＰＴＣ材料は実際にこの理想的特性をあ
るとしても殆ど示さない。通常に実際の加熱体で得られ
る最も近いものは線ＡＢ′〇により示される。電気回路
から引き出される最大の許容可能電力がＡで抵抗に与え
られる場合には、自己限定性又は“調節性”のための操
作範囲は点線の間で線ＢＣ′の部分により与えられる。
明らかに“調節性”状態下で操作する時には、加熱体温
度はこの後者の場合でずっと変わり、そして“調節され
た”区域における利用し得る電力範囲は理想的場合にお
けるものより小さい。理想的場合のそれに等しい電力範
囲が望まれる場合には、Ａ′Ｂ″〇′のような抵抗特性
が必要である。再び第２図に言及すると、曲線ＡＥＦは
型式ＤのＰＴＣ材料の抵抗特性の部分を示す。

前記の場合におけるように、操作電力範囲が点線の抵抗
の線によりセットされる場合には、加熱体の温度は熱負
荷に応じた操作で極めて広い範囲にわたって変わる。
前記のように、従来技術は型式１の抵抗温度特性を有す
る加熱体組成物を有することの著しい利点を認識するけ
れど、従来技術で言及された組成物の多くは型式ロ、又
は型式ｍの挙動に更によく似ている挙動を示す。最適の
（型式１）特性は組成物の限定された選択によってのみ
示され、かつ挙動が少くとも型式１のそれになり又は少
くとも更によく近似するような型式ロ又はｍの挙動を示
す組成物に変性する手段に対する必要性が長らく考えら
れていた。従来技術のＰＴＣストリップ加熱体に固有の
別の問題は不規則に成形された基質を加熱することが望
ましい時には加熱体が基質の周りに包まれねばならず、
一般に十分に又は一部に他の部分に積重なるストリップ
の特定の部分を生ずることである。

この頃重ねは不規則な加熱を生じ得る。種々のＰＴＣ組
成物と構造は当業界で周知である一方、すべてこの組成
物と構造、及び実際にその明確な組合せは自己調節性Ｐ
ＴＣ加熱物品の使用を厳しく制限する重大な欠点を有す
る。本発明は少くとも一つの第一の電気抵抗層と少くと
も一つの第二の電気抵抗層を含み、第一の層の表面の少
くとも一部が第二の層の表面の少くとも一部と隣接して
、これらの間に電気的かつ熱的接触を供し、第一の層が
正の温度係数（以下ＰＴＣ）の抵抗を示しかつそれ以上
ではこれが実質上非導電・性である異常温度を有し、そ
して第二の層が第一の層の少くとも異常温度以下で実質
上一定の抵抗（以下ＣＷ）を有することを特徴とする物
品を提供する。

本発明はまた積層物及び室温で電極間に電位差がある時
には、少くとも一つの第一の層と少くとも一つの第二の
層の少くとも一部を通して電極間で電流が通るように配
置された少くとも一対の電極を含む自己調節性加熱物品
を提供する。

しかしながら、加熱体又は加熱物品の温度が胸 第一の
層の抵抗が第二の層の抵抗（即ち電極間の電流通路の各
部分の抵抗）を越える温度、又は曲 第一層の異常温度
、 より高い温度に達する時には、電極間の主電流フローは
第一の層を通った通路長さを最少にするラインに沿って
いる。

本発明はまた正の温度係数の抵抗を示し、かつ一定のワ
ット教材料の第二の層と少くとも部分的に隣援している
材料の第一の層を含み、この第一の層が電力入力源に接
続可能であり、これにより電流フローは前記の第一の層
の少くとも一部と前記の第二の層の少くとも一部を通し
てであり、これにより前記の第一と第二の層の間に直接
電気的かつ熱的結合が存在し、そしてこれにより前記の
第一の層の抵抗が前記の第二の層の抵抗を越える温度又
は前記の第一の層の異常温度より高い温度では、電流フ
ローが主として第一の層を通してできるだけ短い長さの
通路を流れる。

好ましくはＰＴＣ層を通して通路の長さは５０％以上に
はその厚さを越えず（電極間のラインに垂直に測定した
）、好ましくは２０％以上ではない。

有益には、ＰＴＣ層は平行でよい二つの実質上平らな表
面を有し、その各々はＣＷ層の一表面と少くとも一部で
接触している。一連の具体例では、ＣＷ層又は層（複数
）の導亀率は、適当な電源に接続された時に熱を発生す
るのに十分に抵抗性である一方、材料は電極材料として
また作用するのに十分に導電性であるように選択される
。

別に、電極はＰＴＣ層又はＣＷ層の何れかの表面に埋込
まれ又は接触して、又はこれらの間の界面で、何れか（
即ち隣接した表面から離れた表面で）又は両方の表面と
接触している金属でよい。

この電極は織組、編組、グリッド（例えば一連の平行な
電極、又はメッシュ又は網目）及び針金、ストリップ又
はシートの形でよい。これはまた繊維でもよい。この物
品が導電性基質、例えば金属管の上に配置されるべき場
合には、基質それ自体が電極を形成できる。この物品は
電源の端子の各々に接続を目的とする複数の電極を含み
、この複数のものはここでセットと称される。

与えられたセットの電極は好ましくは平行でありかつ等
配置される。二つのセットは互いに平行に、又は交差し
て、特に垂直に、配置でき、好ましくは平行な平面に置
かれる。このセットが平行である場合には、一セット中
の−電極は他のセットの電極に対向して配置でき、又は
これは他のセット中の二つの電極の間の空間に対向して
配置できる。与えられたセット中の隣接電極間の距離、
及び一つのセット中の電極と他のセット中の電極の間の
距離はＣＷ層又はＰＴＣ層及びこれらの間の界面に対す
るセットの配置と共に、下記に詳細に述べるようにすべ
て加熱体の性能に影響する。この物品は一つの極性の単
一電極及び他の極性の電極のセットを含んでもよい。

同様に、ＣＷ材料は少くとも一つのセットとして役立ち
、又は一つの極性のための単一電極として作用できる。
本発明の物品は多数の構造の何れを有してもよく、その
あるものは下記に記載されかつ例示される。例えば、こ
れは二つの層又はシート、一つがＣＷ、そして他がＰＴ
Ｃ材料の積層物又は他の材料の一つの材料の間に一つの
材料の単一層のサンドイッチを含む。一つの材料の層は
他の材料により完全に取囲まれる：ＰＴＣ材料は一対の
細長い電極の一つ又は両方を直後取囲む層の形でよく：
又はＰＴＣ材料は細長い電極を取囲みかつこれらの間で
ウェブを形成する単一層の形でもよい。別の具体例では
、一つの材料、好ましくはＰＴＣ材料の斜めの層を有す
る、大体矩形の断面を有し、一つの電極が残りの実質上
三角形の区域の各々にある。

類似の全断面の材料では、三角形区域は各々の材料から
作られる。一つ又はそれ以上のＣＷ層と一つ又はそれ以
上のＰＴＣ層の多くの構造が使用でき、電極の配置は適
当な電流フローに対する要件を考慮することが認められ
よう。この物品には一つの、又はそれ以上の、又はすべ
ての面に絶縁層が被覆できる。別に、又はまた少くとも
一表面上に、好ましくは熱活性化接着剤又はシーラント
が設けられてもよい。ある具体例では、ＣＷ層がこの目
的に役立つ。有益には、第一及び第二の層は導軍性粒子
、例えばカーボンブラック、金属粉末、又は導電性繊維
又はそこに分散されたフィブリルを有する重合体材料で
ある。

ＣＷ層は好適な具体例では繊維又はフィブリル、並びに
炭素粒子を含む。この層は他方ではチタン酸バリウムを
含んでもよい。有益には、この物品は熱回収性である。
好ましくは、物品の全体は熱回収性であり、即ちすべて
の層は熱安定構造へ個々に複帰することができ、しかし
ある具体例では若干の層は単に不動態であり、そして単
位として物品の回収を許す。好ましくは物品の回収温度
は加熱体として物品の操作範囲内である。この物品は熱
回収性物品へ積層でき、この時には好ましくはこの物品
自体が熱回収性である。この物品は多くの構造の何れで
もよく、好ましくは操作で、最軸に沿う方向によりこれ
を実質上横切った方向へ電流を通過させる細長い可榛性
ストリップである。

有益には、この物品は９０℃以上の有効なＴＳを有し、
これは第一の層の固有Ｔｓより大きい；この層は有益に
は重合体層、好ましくは架橋された重合体層であり、そ
してその結晶融点は有効なＴｓより下である。

室温で第一と第二の抵抗率は比０．１：１．０ないし２
０．０：１．のｑ‘こある。

本発明はまた本発明の物品を熱的、及び必要な場合には
、電気的接触に決層決めすること、そして電力源に接続
してこの加熱素子にエネルギーを与えることを含む、基
質を加熱する方法を提供する。

本発明は更に回収を起こすのに十分な時間の間電源に本
発明による物品を接続することにより熱回収性である本
発明の物品を回収する方法を提供する。

本発明は本発明の熱回収性物品を基質へ適用すること、
そして好ましくはその加熱素子及びそれにより被覆され
た基質にエネルギーを与えることによりその回収を引き
起こすことを含む基質を被覆する方法を提供する。

ＰＴＣ層とＣＷ層及び電極の構造と位置関係はある限定
を受け、下記の要件に合致しなければならない：１ い
かなる温度でも両極性の電極性の電流フローの少くとも
あるものは少くとも一つのＰＴＣ層の少くとも一部を通
りかつまた少くとも一つのＣＷ層の少くとも一部を通る
。

２ ＰＴＣ層とＣＷ層の間に電気的及び熱的接触（それ
故に結合）がある。

この電気的及び熱的勾配は互いに平行又は平行でなくて
もよい。下記に詳細に述べるように、本発明に従って構
成された物品はＰＴＣ層自体の固有Ｔｓより高い異常温
度を示す。物品のＴＳは有効ＴＳと称される。有益には
、ＰＴＣ層中の熱的及び電気的勾配は主として同一ライ
ン又は同軸に沿って又はＰＴＣ層のＴｓより上に又は有
効Ｔｓが大きい場合には有効Ｔｓより上である。

３ Ｔｓで又はＴｓより上で、有効Ｔｓが大きい場合に
は有効Ｔｓで又は有効Ｔｓより上で、ＣＷ層又は層（複
数）を通してより長い通路距離がここで生ずるとしても
、最大電流フローのラインはＰＴＣ層又は層（複数）を
通して最小の通路距離を有するラインである。

この物品の構造は特定の場合には好ましくはＰＴＣ層を
通して方向的に最短の電流通路が電極を結合する平面に
垂直でかつ約５０％以上、好ましくは約２０％以上電流
フローに垂直な平面でＰＴＣ層の最大厚さを寸法的に越
えないものである。

ここで使用される用語の厚さは最少測定の次元であるＦ
ＴＣ層の二つの表面（内面と外面）の間の寸法を示すも
のである。本発明に従った殆どの加熱体設計ではＴｓで
又はＴｓより上でＰＴＣ材料を通して電流フローが主と
してＰＴＣ層とＣＷ層の間の界面に垂直である。本発明
の他の利点には、その長さと幅に沿うものに対立するも
のとしてＰＴＣ層の厚さを通して電流フローを供するこ
とにより、極めて高いワット数出力及び／又は操作温度
でさえ、ホットライン化が実質上減ぜられ、又は排除さ
れる。

少くとも一つのＣＷ材料と共にＰＴＣ材料の積層物を形
成する他の予想外の利点はこの加熱体が意図されたのみ
でなく、前に提案された設計では実際に実行不能である
出力と適用に使用できることにある。

十分に導電性である場合には、ＣＷ層又は層（複数）は
電極として作用しかつ電極であると考えられるように電
源に直接接続できる。

別に、ＣＷ層は電流を伝導するために電極の中に又はそ
の上に合侵してもよい。このＣＷ層−電極組合わせは前
に提案された電極−ＰＴＣサンドイッチとは決定的に異
なり、その理由はこの従来技術の設計では電極層は導体
としてのみ役立ち、余分の抵抗性加熱素子として役立た
ない。対照的に、本発明の構造では、ＰＴＣ層と直接接
触しているＣＷ層は電極としてかつまた有効な熱出力源
として作用する。本発明に従って、ＰＴＣ特性を有する
熱可塑性重合体組成物は、通常型式０，ｍ又はＷの特性
を示す、ＰＴＣ材料それ自体がなすより更によく型式１
の特性に近づく加熱素子として適切に使用できる。

特に、実質上すべての以前に提案された重合体ＰＴＣ材
料が本発明により構成された加熱素子でＰＴＣ層として
使用できる。更に、“ＦｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａ
ｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｒｅ
ｓｉｓｔａｎｃｅＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｌ’（ドケ
ット恥．１４６／２９０）と称される出願に記載した新
規なＰＴＣ材料は本発明に使用のために適している。粒
状カーボンブラックの外に本発明に有用な重合体ＰＴＣ
組成物のために好適な導電性充填剤はグラフアィト、金
属粉末、導電性金属塩と酸化物、及びホウ酸又はリンを
ドープしたケイ素又はゲルマニウムを含む。

好ましくはこのＰＴＣ材料はＴｓで出発して３０℃の温
度増加に対して少くとも６の係数の抵抗の増加を示し、
又はＴＳで出発して３０ｏＣ以下の温度増加に対して６
の係数の増加を示す。

ここで示すように、従来技術の記載は型式１の抵抗温度
特性を示す抵抗組成物を提供することの実際的利点と重
要性を強調するけれども、従来技術のクレームにかかわ
らず、入手し得るこの組成物の数は少ない。

これまで記載された組成物の殆どは実際には型式Ｄと型
式ｍの抵抗特性を有する。従って固有の型式０又は型式
ｍの抵抗特性を有するＰＴＣ材料組成物が非常に近似し
て型式１の挙動を示すことを可能にする方法は加熱又は
他の抵抗装置に使用するために利用し得る組成物の数を
大いに増加する。従って、そのＴｓ及び／又は他の所望
の物理的及び／又は化学的性質に基づいてＰＴＣ材料を
選択でき、そして本発明を使用することにより、型式１
の挙動を更に明確に示す加熱物品を提供できる。殆どの
導電性の材料、ＰＴＣ及び非ＰＴＣの両方の電気抵抗率
は温度に関して多少顕著に増加し又は減少することが判
る。

この変異の大きさは殆どの金属の℃当り±０．５％以下
の特性から殆どの導鰭性熱可鰹性重合体組成物により示
される℃当り±１なし、し５％又はそれ以上ろ範囲に及
ぶ。しかしながら、殆どの材料では、変化の方向と大き
さは、電気抵抗加熱体として操作された時に、加熱体に
よって得られた温度が主としてその周辺環境へ熱伝導又
は鏡射の速度によって測定されるもので、主としてこれ
まで商業上有用なＰＴＣ加熱体材料として記載されたス
イッチング機構によるものではない。従って、ここで使
用される用語のＣＷ材料又はＣＷ出力材料はこれが接触
しているＰＴＣ材料のＴｓより下の任意の３０ｏｏ部分
で倍率６以上にその抵抗が増加しない材料を意味する。
好ましくは、ＣＷ材料は２５ご○で少くとも１オ−ム／
肌の抵抗率を有する。勿論、ＰＴＣ材料と組合わされる
時にはそのＴＳ以下では前記の範囲内では抵抗率に変化
を示す加熱体を生ずるか、この層又は層（複数）は固有
の抵抗率が個々に測定される場合にはこれらの範囲外の
抵抗率変化を示す材料を含むことに注目すべきである。
更に、多くのＰＴＣ材料は大体そのＴｓまで一定のワッ
ト教材料であるので、ここで使用される用語の一定のワ
ット数は、これらが低いＴｓを有するＰＴＣ材料と共に
使用される場合にはＰＴＣ特性を示す材料を含む。これ
らの状況では、高いＴｓのＰＴＣ材料はそのＴｓに到達
せず、故に使用時には本質的に一定のワット数特性のみ
を示す。本発明で使用するのに適した一定のワット教材
料は当業界で周知である。

この点では、高負荷の導電性粒状材料、例えばカーボン
ブラック又は金属を含有する重合体、特に熱可塑性重合
体が適している。融点又は軟化点で粒子間に導電性通路
の数を減少させ、これにより抵抗の増大を引き起こすよ
うにこれらの温度で容積に熱可塑性材料が大きな変化を
受ける場合には、例えば導電性材料の負荷を増加するこ
と、及び／又は導電性材料の更に構造化された形を使用
することで、別の導軍性通路の数を倍化することにより
この増大が避けることができる。ここで使用される構造
化は個々の粒子の形状（例えば球状、レンズ状又は繊維
状）及び重合体マトリックスへ配合された時このような
粒子が凝集する性状の両方を意味する。例えば、スミス
ーヨハンセン（Ｓｍｉ比一Ｊｏｈａｎ船ｅｎ）の米国特
許Ｎｏ．２，９５２，７６１明細書に教示されるように
炭素被覆アスベスト紙を含む本質上無機の、可隣特定ワ
ット数層が適している。勿論、ある適用では、高度の可
榛・性が存在する必要はなく、無機絶縁材料で支持され
た抵抗性金属針金加熱体が定ワット数層として利用でき
る。この場合には抵抗性金属加熱体の一つの針金端部が
ＰＴＣ層表面と同一平面であるが必ずしも同一広がりに
はない電極を介してＰＴＣ層に電気接続できる。なお別
の適用では、例えば真空又は熱成形による物品の成形法
では高度の可榛性が有益であり、又は望ましい。この場
合には、ＰＴＣ層は一つの層の上に成形されるか、又は
層の間に良好な熱結合を保つように所望の物品の配置に
比較的硬質の定ワット教材料の層の間にサンドイッチさ
れ、電流フローは隣接界面を直接横切るか、又はＰＴＣ
層と定ワット数層又は層（複数）の間に差し込まれたＰ
ＴＣ層の表面上に介在する電極によるかの何れかである
。これらの型式の具体例では電気的加熱体に関して従来
技術により意図された殆どの種類の定ワット数材料が適
当に使用できる。本発明のある具体例では、定ワット数
層が電力源に直接導電的に接続されることにより電極と
して役立つことができる。

この定ワット数加熱層が電極として作用するには十分に
導電性でない場合には、金属又は他の極めて導電性材料
の電極、例えば金属グリッドがそこに埋め込まれ、この
電極が外部の電源に導電的に接続される、ある具体例で
は繊維又はフィブリルの形で余分量の極めて導電性の（
好ましくは金属）充填剤を（すでに導電性充填剤を含ん
でもよい）定ワット数層に分配することが有益である。
この具体例は電極が定ワット教導の全平面と同一の広が
りを有しないが、前記の表面又は定ワット数層とＰＴＣ
層の界面の何れかと隣接し又は前記の定ワット数層に埋
め込まれる時に特に有益である。本発明に従って構成さ
れた構造は非常に種々の電極構造、型式、配置及び材料
の何れでもよいことは注目されるべきである。

例えば、金属織物メッシュ又はグリッド、可蟻性金属ス
トリップ、回旋状針金、導電性塗料、固体炭素、例えば
カーボン繊維、グラフアィト含浸繊維、金属被覆繊維、
例えば銅又はステンレス鋼、種々の幾何図形の固体金属
導体及び当業界に公知の他の電極はすべて適している。
定ワット数層又はＰＴＣ層又は両方に接続していても、
電極は外側表面と全部又は一部同一平面でよい。ＰＴＣ
層の外側表面とは定ワット数層と隣接しない表面を意味
し、そして反対に定ワット数層に対してその外側表面は
ＰＴＣ層と隣接しない表面である。別に、この電極はＰ
ＴＣ層又は定ワット数層に埋め込まれてもよい。しかも
他の構造はＰＴＣ層の外側表面の中に又はその上に埋め
込まれている一つの電極を含み、かつ他の電極はＰＴＣ
層と定ワット数層の界面に配置されている。勿論、所望
に応じて各極性に対して分離接続される複数の電極が利
用でき、同じ種類の配置が適している。前記のように、
従来技術のＰＴＣ組成物かつまた出願“Ｆｏｓｉｔｉｖ
ｅＴｅｍｐｅｒａｔｍｅＣｏｎｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆＲ
ｅｓｉｓｔａＭｅ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｊｏｎｓ”（ドケ
ツト１４６／２９０）の新規なＰＴＣ組成物に関して本
発明の特定具体例はＰＴＣ組成物を利用する加熱体の操
作特性に著しく影響する。

更に特に、埋め込まれた時又はその表面がＣＷ層又はＰ
ＴＣ層と同一の広がりを有しない隣接した電極が使用さ
れる時には、互し、に対して反対の極性を有する電極の
配置は装置の操作特性を著しく修正できる。従って反対
の極性を有し、ＣＷ層とＰＴＣ層の外側表面と同一平面
であるが同一の広がりを有しないストリップ電極が互い
に直接に対向してかつ平行して配置される場合には、電
極が互いに対して平行であるが側方に配置される時に、
又は電極の垂直突出部が他方の上で交差する時に生ずる
ものとは異なる操作特性が得られる。本発明は特別の理
論的解釈に限定されるべきではないが、電極配置は異な
る温度で有利な電流通路に影響を有すると思われる。従
って別のものに直接対向した電極の場合に対して電流フ
ローは主としてＰＴＣ層の平面に直角である。しかしな
がら、電極がこの配置から何かの方法で転換されかつＣ
Ｗ層に対する抵抗が初期に（即ち底温で）ＦＴＣ層のそ
れより大きい場合には、低温度で主導電通路はＣＷ層の
平面に、そしてその厚さを通して直角でありかつＰＴＣ
層の厚さを通して斜めである。若干高い温度では、ＣＷ
層とＰＴＣ層の抵抗が等しくなる場合には、伝導は主と
して両層の厚さを通して斜めに起こり、一方更に高い温
度では好適な導電通路はＰＴＣ層の平面に対してかつ厚
さを通して直角であるが、ＣＷ層の厚さを通して斜めで
ある。一般に、電極を対向させることは電極を各外側層
の全表面と接触させることによって得られたものと類似
するが同一ではない抵抗−温度曲線を有する装置を生ず
る。

対向する平行配置から電極の側方及び／又は角度方向転
換が増大するにつれて、電気特性は単純な並列接続で予
期されるものからずれる傾向を示し、これは実施例で詳
細に述べられる。更に特に、対の電極が対向される場合
には（即ちその中心がＰＴＣ層とＣＷ層の界面に垂直な
線上にあり、かつ電流通路はＰＴＣ層とＣＷ層を通して
垂直である）、有効Ｔｓは層化材料の特定の組合せの特
性となろう。

しかしながら一つの電極（又は一極性の電極）が平面、
即ち電流通路が斜めであるような層の界面に平行に移さ
れる場合には、有効ＴＳが増大する。一般に、電極間の
電流通路が斜めになる程（交差から界面へ転換されるに
つれて）有効Ｔｓが高くなる。実際には、ＣＷ層の抵抗
がＰＴＣ層の固有ＴＳでＰＴＣ層の抵抗を越える場合に
は、かっこの電極配置が便用される場合には、有効Ｔｓ
はＰＴＣ材料の結晶融点を実質上越えている。従って、
対向電極の相対位置に関係なく、ＰＴＣ層の抵抗率に対
する定ワット数層の抵抗率が上昇するにつれて、有効Ｔ
Ｓはまた増加する額向を示す。電極は種々の形状を有す
ることができる；例えばその断面は平方、矩形又は円形
でよく、これらは直線の、平面の又は曲がったストリッ
プ、ら旋形（各電極に対するら旋のピッチは同一又は異
なる）又は直線状ら旋形でよく、そして前記のように、
この電極は互いに対して直接に対向して、又は側方でも
よく又は別に転換してもよく、かつ一方又は両方の電極
は性質上単一体又は複合体でよい。

従って本発明の物品の熱出力及びＴＳ特性は電極形状及
び／又は位置の適当な選択により変えることができ、選
択されたものは構造体が置かれることになる用途に依存
しかつ適当な装置は通常の実験により確認可能である。
殆どの具体例においてＰＴＣ層とＣＷ層又層（複数）は
十分に隣接し（即ち一つの層の面の全体が他のもの対応
する面の全体に接触している）、ある状況ではＰＴＣ層
とＣＷ層が各対向表面の全体の上に十分に隣接しないこ
とが有益である。

特に高温で高いジュール熱が望まれる場合には、定ワッ
ト数層で熱出力の主要部分を発生することが有益である
。多くのこの場合には、ＰＴＣ層は好ましくはＣＷ層の
対向表面の一部のみと接触している。この配置は有効Ｔ
Ｓを減ずる榎向を示す。ＰＴＣ層が定ワット数層の表面
の一部のみと隣接している時には、前記のＰＴＣ層は電
力発生に広い変動を経験できる。それ故に、相対電力レ
ベルの良好な熱結合と平衡が望ましい。 本発明により
提供される物品は非常に種々の適用に利用される。例え
ば、熱回収性物品の一体部分であること、又は実質上隣
接の熱伝達関係に置かれることにより、基質上で熱回収
性物品が回収することを引き起こす加熱体としてこれら
が使用できる。接着剤の熱活性化が必要である適用にお
いて、本発明により構成された加熱体により得られる高
温と高出力はそれらを特に所望のものにする。殆どの区
域の均一な加熱が必要である場合、例えば流体フローの
ため加熱管又は炉、住居又は輸送用乗物におけるような
閉鎖壁又はパネルにこの物品はまた有用である。他の用
途は均一な加熱及び／又は温度制御を必要とする工業用
管と容器のための加熱体、及び道路と航空機翼上の解氷
用加熱体を含む。薄板形及びこれらの物品の多くの均一
加熱特性はウオーターベッド、加温皿とボウル及び医療
用加熱パッドのための加熱体としてこれらを特に有用に
し、一方更に高温度で高いワット数出力に対する性能が
鉄板が及びフライパンのような料理用器具のための加熱
体としてこれらを特に魅力的にする。殆どのＰＴＣ材料
はそこに導電性の通常粒状の充填剤を分散させた結晶性
熱可塑性マトリックスを含む。例えば、前記のコーフー
（Ｋｏｈｌｅｒ）の米国特許船．３，２４３ ７５３明
細書はポリエチレン又はポリプロピレンカーボンブラッ
ク組成物を記載し、そこではポリオレフィンはその場で
重合し、この材料は重合体の融点に近いＰＴＣ異常温度
、即ち約１１０−１２０ｑｏを示す。同様に、米国特許
Ｍ．３，３５１，８８２明細書でコーラ一はポリエチレ
ンに分散されたカーボンブラックを記載し、そこでは組
成物は架橋され、又は系に強度と剛度を加える熱硬化性
樹脂を含んでもよい。しかしながら、Ｔｓ温度はなお熱
可塑性ポリオレフィンの結晶融点より少し下にとどまる
。米国特許恥．３，４１２，３班明細書でハメル（Ｈｕ
ｍｍｅｌ）等は絶縁性材料に予め分散されたカーボンブ
ラック又は他の導電性粒子を含むＰＴＣ重合体材料を記
載し、次にこの均質混合物は熱可塑性樹脂結合剤に分散
されている。ＰＴＣ特性は明らかにカーボンブラックと
絶縁性材料との相互作用により得られ、そしてこの絶縁
性材料は特定の電気抵抗及び導電性粒子のそれより高い
熱膨張係数を有しなければならないことがハメル等によ
り示唆される。カンべ（Ｋａｍｐｅ）の米国特許Ｍ．３
，８２３，２１７明細書はＰＴＣ特性を示す広範囲の導
電性粒子を充填した結晶性重合体を記載する。

これらの重合体はポリオレフィン、例えば低、中、及び
高密度ポリエチレン、及びポリプロピレン、ポリ（ブテ
ン−１）、ポリ（ドデカメチレンプロメリチミド）非共
役ジヱンとエチレンプロピレンコポリマーとテルポリマ
ー、ポリ（ビニリデンフルオリド）及びビニリデンフル
オリドーテトラフルオェチレンコポリマーを含む。また
カーボンブラックを含む重合体の配合物、例えばエチレ
ンーェチルアクリレートとポリエチレンのコポリマーが
好適に使用できる。カンべはその生成物を重合体の融点
の上と下にサイクルさせることにより低い抵抗レベルを
得る。試料の熱ヒストリーにより引き起こされた抵抗の
変化はまた熱サイクリングにより最少にされることが判
明した。スミスーョハンセンの米国特許舷．３，７９３
，７１６明細書は中にカーボンブラックを分散させた結
晶性重合体が適当な溶媒に溶解され、基質へ含侵された
溶液は続いて溶媒が蒸発されて導電性充填剤の与えられ
たレベルに対して減少した室温抵抗率を有する物品を生
ずる。しかしながら、Ｔｓはなお重合体の結晶融点の少
し下で生ずる。同様に、米国特許Ｍ．３，５９１，５２
６明細書でカワシマ等は混合物を成形する目的のために
第二の材料へ添加された熱可塑性材料の大体の結晶融点
で生ずるＴｓ温度を有するＰＴＣ特性を示すカーボンブ
ラック含有重合体配合物を記載する。本発明の特に予想
外の特徴はＰＴＣ又はＣＷ加熱体のため有用であると従
来技術に記載される型式の組成物が文発明の特定具体例
に従って設計された榎層加熱体に使用される時に、これ
らは個々の層抵抗／温度特性から又は実際には電気回路
を形成するように並列でこの層が共に連結される時に生
ずることから決して予想されない抵抗／温度特性を示す
ことである。

適当に選択された特定の抵抗率を有する層を利用する本
発明の教示に従った後層加熱体の製造はＰＴＣ層の重合
体成分の融点又は軟化点で又はそれ以上の温度にＰＴＣ
層を含有する物品のＴｓを実質上変更できる。従って、
従来技術はＴｓが加熱体の幾何図形構造に無関係である
と示唆するが、極めて予想外にここで意図された幾何図
形配置は重合体の融点以上でさせＴＳでかなりの増加を
生ずることができ、従って前に提案された及び他の組成
物の利用性と容易性を大いに増大することが判明した。

好適具体例では、本発明の層化物品は二つのＣＷ層の間
にサンドイッチされた導電性重合体ＰＴＣ材料の中間層
を含む。電極に電圧の適用の際に電流がＰＴＣ層を通し
て流れ、これによりＰＴＣ層とＣＷ出力層の両方に加熱
を引き起こすようにＣＷ層は電極（通常には金属）を中
に埋め込むか又はその上に汝積してもよい。別の好適具
体例では、加熱素子は熱回収性材料へ結合され、又はそ
れ自体熱回収性にされて、外部から適用された熱と反対
に内部に発生されることによって回収することができる
熱回収性物品を提供できる。

従って有益にこの物品は回収を行なうため外部の加熱源
を必要とせず、電力源への取付けのみを必要とする。熱
回収性装置の製造業者にとり大いに利用性のある本発明
の特に好適な具体例では、前記のドケット１４６／２９
０に記載したＰＴＣ組成物が使用される。

この組成物は中に導電性材料を分散させた熱可塑性及び
ェラストマー性材料の配合物を含む。前記の明細書に示
すように、この配合物は熱可塑性成分の大体の融点で抵
抗に急な上昇を示し、この抵抗はその後温度と共に上昇
し続ける。融点以上で抵抗の更に増加により与えられる
上昇安全限度の故に、この加熱体はＴｓ以上の温度とＴ
ｓでの抵抗より十分に大きい抵抗で制御するように設計
されるが、なお従釆技術のＰＴＣ組成物がこの設計で使
用される時に生ずる熱暴走及び／又はバーンアウトの危
険を阻止する。特にＴｓ以上の温度に関して抵抗の増加
が非常に大きい時に、この好適な加熱体は非常に要求不
惑性であり、即ちＰＴＣ材料の操作温度は熱負荷で殆ど
変わらない。これらはまた電源に電気接続された時にＴ
ｓまで非常に高い電力を発生するように設計される。そ
の優れた温度制御の故に、これらは接着剤を活性化する
ため使用でき、かつ熱回収性装置が基質、例えばかなり
の期間の間連結されたままでさえ基質を触解すること又
は変形することの危険なしに熱可塑性電話ケーブルジャ
ケットの周りで回収することを引き起こす。好適具体例
では、ドケット１４６／２９０の教示に従って加熱体Ｐ
ＴＣコアは、ある場合には、その熱可塑性重合体成分が
ＰＴＣ組成物の熱可塑性重合体成分のそれより大きくな
い融点を有する定ワット数外側層と組合わされる。熱可
塑性重合体を含む場合には、この定ワット数層は熱回収
性に作られることができ、そして／又は選択的にしかし
好ましくはＰＴＣ組成物の熱可塑性成分の融点より下の
回収温度を有する熱回収性重合体組成物の層を含む別の
部材がまた設けられる。ホットメルト操着剤又はマスチ
ックの余分の層がまた設けられ、使用した場合には、こ
のホットメルトは熱回収性部材のそれに類似した融点及
びＰＴＣ組成物の熱可塑性成分の融点以下の活性化温度
を有する。熱可塑性コアの上に線組を押出すこと、そし
て熱プラスチックが軟い間に生成物を平らにすることに
よって製造された平らな編組針金からこの電極が有益に
形成される。この具体例は前記のように特に有益である
ことが判明し、ここでは基質は熱感性であり、即ちその
融点以上に加溢される場合には、変形し又流動する。こ
の適用は電話スブラィスケース及びコミュニケーション
産業で多くの他の適用を含む。本発明は添付図面に関し
て、実施例によりより詳細に記載される。ここで更に特
に第３なし、し第５図に言及すると、ＰＴＣ組成物を使
用する種々の従来技術の構造を示す。

第３図は米国特許Ｎｏ．３，４１３，４４２でビチング
等により記載されたものに類似するストリップ加熱体を
示し、ここでは銀の薄いシートー、及び３がＰＴＣ材料
２の各側部の上に配置される。積層構造が記載されると
しても、これは本発明と一致せず、その理由はＰＴＣ材
料と隣接の材料がそれ自体加熱体として作用する程導電
性でないためである。第４図はコーラ−の米国特許Ｎｏ
．３，２４３，７５３によるストリップ加熱体を示し、
ここではＰＴＣ材料６は各縁部上に導電‘性グリッド電
極５及び７を有する。

第５図は前に提案されたストリップ加熱体を示し、ここ
では亜鈴の形状の断面を有するＰＴＣ材料１０はその全
長にわたって配置された、導電性針金電極８，９を有す
る。ここで本発明に従って構成された配置に言及すると
、第６図はＣＷ加熱層１２に隣接して、又は一部隣接し
て有するＰＴＣ層１ １を示す。

グリッド電極１３は一定ワット数層の表面の上にのる一
方、第二のグリッド電極１４は定ワット数層１２から離
れたＰＴＣ層の表面と隣接している。第７図では、平行
に接続された、複数のストリップ電極１６がＣＷ層１５
に埋め込まれる。対向の蟹極１８はＰＴＣ材料１７の離
れた表面に適用された、連続シートでである。第８図は
別の変型を示し、ここでは電極２０及び２２はストリプ
電極であり（電極２０は平行であり又は分路接続してい
る。

電極２２も同様である）、電極２０はＰＴＣ層２１とＣ
Ｗ層１ ９の間にサンドイッチされる。この配置では低
い抵抗のＣＷ届が望ましく、その理由は層２１と１９の
界面に沿って勾配電位が減少するからである。第９図は
ＣＷ層２４にのるグリッド電極２３を有する第６図に似
た配置を示し、これは次にＰＴＣ層２５と隣接している
。しかしながら、他の電極はＰＴＣ層内にサンドイッチ
された、グリッド電極２６である。第１０図になると、
ＣＷ層２７はそこに第一セットの電極２８を埋め込み、
一方ＰＴＣ層２９はそこに第二セットの電極３０を埋め
込んだ。

第６ないし第１０図に示した種々の具体例は何れの組合
わせでも本発明に従って使用できることが了解されよう
。更に特に、第６図及び第９図に示すようなグリツド電
極、第７図に示すようなフィルム電極又は第８図に示す
ようなストリップ電極は具体例の何れにも使用でき、そ
して二つ又はそれ以上の異なる型式の電極の組合せが与
えられた構造で利用できる。第一の電極はＣＷ層の上に
配置され、ＣＷ層の中に埋め込まれ又はＣＷ層とＰＴＣ
層の間に配置できる。第二の電極はＰＴＣ層の対向側郡
上に、第二のＣＷ層の上に、中に又は間に配置され、Ｐ
ＴＣ層の下に又はその中に埋め込まれる。第１１図は二
つのＣＷ層３１と３５に埋め込まれたストリップ電極３
２と３４を示し、この電極とＣＷ層はその間にＰＴＣ層
３３をサンドイッチする。

勿論、前記のように、この電極はグリッド、フィルム又
は他の構造を有してもよい。第１２図は本発明の特定の
具体例を示し、これはＴｓを増加するために有用である
ことが判明している。

前記のように電極を互い違いにすることにより、垂直に
なるように対向されて電流通路が層を越えた成分を有す
るので、有効Ｔｓが増加できる。従って、第１２図では
ストリップ電極３７はストリップ電極３９の幾何学的垂
直突出部分の間で互い違いにされ、電極３７と３９のセ
ットはＣＷ層３６と４０１こ埋め込まれ、ＰＴＣ層３８
はこれらの間にサンドイッチされる。第１３ａ及び第１
３ｂ図は好適具体例の断面と透視図である。

分路接続された、複数の針金電極４２はＣＷ層４１内に
埋め込まれ、同様に複数の電極４５が層４４に埋め込ま
れる。針金４２は好ましくは実質上すべて一方向であり
、針金４５は第一のものに実質上垂直の第二の方向にあ
る。更に、全体の層構造は円板の形をとり、この形は多
くの加熱適用のために特によく適している。第１４及び
第１５図に言及すると、出願“Ｈｅａｒｔ Ｒｅｃｏｖ
ｅｒａｂｌｅ Ｓｅｌｆ 一 日ｅａｔｉｎｇ Ｓｅａ
ｌｉｎｇＡ【ｔｉｃｌｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ
Ｓｅａｌｉｎｇ ａ ＳｐｌｉｃｅＴｈｅｒｅｆｒ
ｏｍ’’（ドゲット１４６／２８８）に十分に記載され
るように、熱回収性カプセル化物品の製造に特に適した
層化構造が示される。

この目的のために、この層は一般に可榛性の重合体材料
から作られ、この層の何れか又はすべては熱回収性にさ
れる。熱回収性物品及びその適用の更に詳細な説明につ
いて前記の出願を参照せよ。本発明の層複合品を使用し
て、電気接続をシールするためにこの物品が使用される
場合には、外側層４６が設けられ、これは絶縁性材料で
あり、これは熱回収性であってもなくてもよい。積層物
中の次は内部に電極４８を埋め込んだＣＷ材料であり、
この電極４８は糠組、切込、又は回旋状構造でありかつ
これは電源に分路接続される。第二のＣＷ層５０内に埋
め込まれた第二セットの電極５１と共にＰＴＣ材料層４
９が続く。熱回収性である第二の絶縁性材料層５３が加
熱層に隠接して配置され、この層５３の表面上に接着剤
層５４があり、これが本発明の加熱素子により熱活性化
される。第１６ないし第３４図に言及すると、どんな形
でも電極は参照数字５５と５６で示され、ＣＷ層は５７
と５８で示され、ＰＴＣ層は５９と６０で示され、そし
て導電性基質、例えば管は６１で示される。

第１６図は特定の層の寸法（例えば厚さ）及び結果とし
て、ＣＷ層とＰＴＣ層の相対厚さは電力出力密度及び／
又は有効ＴＳを変更するために局部的に変えられる。

第１７図はワット密度及び／又は有効ＴＳを変更するた
め異なる区域でＰＴＣ層及び／又はＣＷ層が異なる組成
物を有する具体例を示す。第１８図は一具体例の断面で
、ここでは基質、例えば金属管は電気回路の一部であり
、即ちこれは電極の一つを形成する。

第ｉ９図は層化加熱体をその場で形成するように加熱さ
れることが必要である対象物の周りに個々の層が連続し
て包まれる具体例を示す。外部的に又は電流の通過によ
り加熱することでこの層は共に接着されることを引き起
こし、又は物品が適用される温度で共に接着する材料か
らこの層が形成できる。これは基質に電気回路の部分を
形成させることが特に有用である具体化の一例である。
第２０ないし２６図は具体例の別の群を示す。第２０図
に示す構造の変型では、電極５６はまた電極５５に対し
て示されるようにＰＴＣ材料の同轍層５９を有してもよ
い。第２３ないし第２５図に示す構造は（ＰＴＣ層とＣ
Ｗ層の相対抵抗率に依存する）有効Ｔｓ以下の伝導が主
として電極間のＰＴＣ材料を横切っている加熱体の例で
ある。しかしながら、ＰＴＣ層がそのＴＳ以上の温度ま
で加熱する時には伝導が主として又は殆ど全部定ワット
数層へ電極からできるだけ最短距離によりＰＴＣ層の厚
さを通して一つの電極から次に定ワット数層を遺して他
の電極へ起こる（更に挿入されるいずれかのＰＴＣ材料
の最少厚さを通して）。ここで称される“主要な”電流
フローは最大の電流“フラックス”が存在する通路に係
る。

理論的にはこの通路はＰＴＣ層で必ずしも正確に最短通
路ではなく、その理由はＴｓで又はそれ以上でＰＴＣ材
料の残りによって選ばれる電流の若干の部分が存在する
からである。この部分は実際の目的、例えば添付図面に
示されるように、第２４図におけるような構造で無視で
き、電流は実際の目的のためには主としてＰＴＣ層５９
を通して上方と下方に垂直にかつ層５７と５８に沿って
流れるが、ＰＴＣ層中の主電流フローの通路中の他の電
極に対してごく僅かな成分があるに違いない。これは実
際の目的のために無視される程小さい。第２５図に示さ
れる構造の変型では、層５９が省略でき、電極６５は電
極５６から離れて配置されて、層５７と５８の間に接触
して配置される。第２６及び第２７図はＰＴＣ層がＣＷ
層の一部のみと隣接している具体例を示す。ＰＴＣ表面
と接触した全ＣＷ表面区域の部分が減少するにつれて、
与えられた印加電圧に対して加熱体がその電力出力も限
定する周辺温度も減少される。第２８図は第２１図に示
した具体例の別の変型で、層５９が示される場合に配置
される単−ＣＷ層５７及び図示のＣＷ層５７，５８を魔
き換える一対のＰＴＣ層５９，６０がある。

第２９図及び第３０図は第２３なし、し２５と同一の一
般形と作用の方法を有する基体的層化熱体の別の変型を
示す。

第３１及び第３２図は第１２図に示す具体例の他の形を
示し、ここでは加熱体の有効Ｔｓは前記のようにＰＴＣ
材料単一のそれとは有益に異なっている。

第３３及び第３４図は押出し被覆針金に組合わせること
によっていかに有用な層化熱体が形成できるかを示し、
ここでは被覆がＰＴＣ又はＣＷ特性を有する。

ここで第３５図に言及すると、本発明に従って構成され
た別の物品が示され、ここでは操作の際に異なる極性で
ある導体５５及び５６はこれらの周りに絶縁体の同軸層
６２を有する。

参照数字５９はＰＴＣ材料、５７はＣＷ材料を表わす。
層６２は実質上直線状の細長い構造の物品で示されるけ
れど、絶縁の一部が導体の長さに沿って断続的に除去さ
れる点で、導体の表面上で不連続である。判るように、
絶縁が除去される場合には、導体はＣＷ材料と直接導電
接触している。各電極に対するこの接触の区域は互いに
対向せず、実際に物品の長藤に沿って斜めに対向される
。本具体例の利点は必然的に両極性の電極間の電流フロ
ーが物品の幅、即ち距離Ｘを越えるのみでなく、実際に
電流は距離Ｙを流れねばならず、このため電流通路は物
品の長さの一部に下方に向いていることである。長い電
流通路はそれがバーンアウトする懐向を示すことないこ
低い抵抗率のＣＷ材料を利用できることで（高い電圧が
使用できる）望ましい。勿論、篤流通路が物品の長さに
少くとも一部下方に向いる別の構造が容易に構成される
。例えばＣＷ層の外側表面上に配置されたストリップ電
極と共に二つのＣＷ層の間にＰＴＣ層がサンドイッチさ
れる構造では、断続的絶縁層が各定ワット数層の間に間
鷹され、電極はその表面上に配置できる。又は、連続絶
縁層が外側表面上に配置される場合には、電極は別に絶
縁層を通過しかつＣＷ層と接触してもよい。下記の実施
例は本発明を例示する：本発明に従って機成された物品
はそれ自体種々の公知の方法で作ることができる。

重合加熱体に対して個々の層は別々に押出され、その後
で積層され、結合され、又は別の方法で共に固着され、
電極は所望の通り、押出し又は積層の間に挿入される。
層は別にはカレンダー掛け又は共押出しにより作られ、
電極は前記のように操作の適当な段階で挿入される。本
発明に従って加熱体の特定具体例を製造する好適方法は
前記の“ＨｅａｔＲｅｃｏｖｅｒａｂｌｅＳｅｌｆＨｅ
ａｔｉｎｇ Ｓｅａｌｉｎｇ ＡＪｔｉｃｌｅ ａｎｄ
Ｍｅ仇ｏｄ ｏｆＳｅａｌｉｎｇＳｐｌｉｃｅＴｈｅ
ｒｅｗ帆”（ドケツト舷．１４６／２８８）に記載され
る。本発明で利用に通した非重合体導電性組成物、例え
ばセラミックス又はカーボン負荷アスベスト紙の製法は
当業界で公知である。

これらの層は結合、溶接、にかわ付け、及び層間に導電
接触を保持する他の周知法により他の層に固着できる。
実施例 １ポリエチレン及び低度の構造、低い抵抗率の
カーボンの配合物を含む絶縁層と共に、実施例５に記載
するＰＴＣ層、配合物２及び実施例３に記載する定ワッ
ト数層を有する積層物を大体第１４図に示すように構成
した。

接着剤層は球環軟化点１１０００を有するホットメルト
接着剤であった。接着剤を被覆する前に積層物に照射し
て架橋を行ない、回旋形針金電極を垂直に熱間延伸しか
つ冷却する。拡げられたシートをポリエチレンジャケッ
ト電話線の周りに包み、対向する端部を結合した。１２
ボルト鉛酸バッテリーに電極線を接触すると、積層物は
電話線の上に滑らかにかつ均一に収縮した。

実施例 ２ 銅電極の長さに沿って対向端部で結合されかつ７０％の
中間密度ポリエチレン、１８％のエチレン／エチルアク
リレートコポリマ一及び１２％のカボツト社のＸＣ７２
カーボンブラックの組成物を有する２．５×１５．２×
０．０５のストリップを１粥時間真空中に１５０００で
ァニールし、次に２０Ｍラッドの線量に照射し、示温塗
料（テンプレイス（Ｔｅｍｐｉａｃｅ）（商品名）７６
００指示塗料）を被覆した。

電極を１１０ボルトＡＣ源に接続した。１分以内にこの
白色塗料は、“ホットライン”即ち約１０分の１インチ
幅で電極の間に大体等距離で細い区域で溶けた。

このホットラインの中間の表面温度は８５ｏｏに近いと
推定され、これはこの特定の組成物のＴｓの少し上であ
る。ホットラインから僅か０．５肌離れた区域は５００
０以下であった。この状態ではこの素子はホットライン
区域から実質上すべての電力を発生していた。素子が絶
縁され、水中に置かれ、かつ電源に接続された類似の実
験において、類似の“ホットライン”がみられた。次に
本例の組成物をカーボンブラック充填シリコーンゴムの
ＣＷ層の間にサンドイッチされた積層コアに製造し、各
ＣＷ層はその中心に２０ＡＷＧ（直径約０．０８１仇）
の複より線鋼母線を保持した。この素子を空気中で約６
５ｑ０の均一表面温度に滑らかに加熱し、このコア温度
は約８０ｑｏであった。従って定ワット数層の間にＰＴ
Ｃ層の層化はこのＰＴＣ層組成物に対するホットライン
を排除した。実施例 ３ エチレンプロピレンゴム３５部、エチレンビニルアセテ
ートコポリマー３＄部及びカーボンブラック３５部から
なる定ワット数層及びＴＰＲゴムが配合される前にカー
ンブラツクがポリプロピレンに分散された下記の第１表
に記載したようなＰＴＣコア組成物を使用して、一連の
積層化加熱体を製造した。

第１表 ＣＷとＰＴＣ材料を１分間１５．２×１５．２×０．０
５肌スラブに２００ｑ○で水圧でプレスし、この加熱体
構造は２分間２００ｑ０で積層された二つのＣＷ層の間
にサンドイッチされたＰＴＣ層を含み、次に１０分間２
００００にアニールし、次に照射した。

加熱体部分２．５×３．７５肌を各試料から切り出し、
導電性銀塗料の２．５×０．６３５ｃｍ電極をＣＷ層の
２．５ｃｍ緑に斜めに対向して隣接して、ＣＷ層に対し
て一つの電極を塗布して、第１２図のそれに類似した加
熱体構造を生ずる。ィンラッシュ／操作電流比及び自己
調節温度に関して組成物を変える効果は下記の番０表で
ィンラッシュ比とＴｓから判る：第 １１ 表 明らかなように、ＣＷ材料が一定に保たれてＰＴＣ材料
の組成物の少しの変更は、本発明により構成された加熱
体に利用された時にＴｓとインラッンュ比を著しく変え
る。

特にＴｓはＰＴＣの融点以上に変わり得る。更に：８５
℃のＴｓを有しかつ１２．５％のカーボンブラックを含
有するＰＴＣ材料からＣＷ層の間にサンドイッチされる
時には、有効ＴＳは１２５００に上昇し、ィンラッシュ
比に示されるように後者の抵抗温度特性は型式１の挙動
にかなり近い（これは定義により１のインラツシュ比を
有する）。実施例 ４ 実施例２に記載した組成物を有するＰＴＣ材料の０．０
６３ｃの厚さのスラブを、実施例３のＣＷ層の組成物を
有する二つの０．０６３弧厚さのＣＷ層の間に頭層した
。

この積層物を１母時間１５０ｑｏでアニールし、次に約
１０メガラッドの線量に照射した。積層物から切り出し
、かつ第１１図に類似の基本構造の、ＣＷ層の全外側表
面の上に導電性銀塗料を塗布した２．＆加平方切片は、
７００○のＴｓを有することが判った。二つの２．５×
０．６３ストリップ電極が定ワット数層の斜めに対向し
た平面に固着された（各層に一つ）（即ち第１２図に類
似）類似の試料は９０００以上のＴｓを有することが判
った。従って電極配置が本発明に従って構造のＴＳを著
しく変え得ることは明らかである。実施例 ５ ミル混合により第ｍ表に示す組成と特性を有するＰＴＣ
組成物を製造し、次に０．０２５の厚さのスラブに水圧
でプレスし、架橋を行なうように照射した。

０．０２５又は０．１０肌厚さの導電性シリコーンゴム
（Ｒ１５１５）から製造した抵抗率７オーム即の一つの
ＣＷ層の間にＰＴＣスラブをサンドイッチすることによ
って層化加熱体を構成した。

節ｍ表 実施例４におけるように加熱体切片の外側表面へ２．５
×０．６３ネ寸法の電極を適用した。

温度調節ホットプレート（これによりブロックの温度が
変えられる）上に装着した温度計を備えたステンレス鋼
ブロックと良好な熱接触にこの加熱体を配置した。周辺
室温で約０．３１ワット／平方肌を発生するような大き
さの電源にこの加熱体を接続した。金属ブロックの温度
が上がるにつれて加熱体の電力出力をモニタした。結果
に関して第３６図を見よ。第３６図は定ワット数シリコ
ーンの未照射０．０２５仇層を有する組成物５−２の０
．０２５肌層から構成された加熱体の電力／温度曲線が
電極構造と共にいかに変わるかを示す。

未照射シリコーン定ワット数層が選択され、その理由は
その抵抗が温度と共に殆ど変化せず、従って観察された
変化は幾何学的効果とＰＴＣ層抵抗における変化に帰せ
られるからである。三つの構造を比較した：Ａ）ここで
は電極が試料の上方及び下方表面の全体を覆った（即ち
第６図に類似、ただし二つのＣＷ層が使用され、電極は
メッシュではなく銀塗料である）、Ｂ）ここでは対向し
た０．６３×２．５肌の銀塗料電極を上方及び下方表面
を横切って配置した（各側部上に二つ、各側部上の電極
は２．＆ネ離れている）及びＣ）ここでは０．６３×２
．＆ネの一つの上方及び一つの下方電極を互い違いの配
置に２．５伽離して交互に置いた。第３７図に示すよう
にこれらニっの構造に対する電力密度／温度関係は電極
構造での変化により劇的にかつ予想外に変化されること
を示す。多くの適用に対してＣで示される電力曲線が好
ましく、第３７図は選択された組成物と抵抗に関して、
これは交互の、又は側方に配置された電極構造で得られ
ることを示す。しかしながら、電極ＣＷ層の全体の上方
及び下方表面を被覆する時でさえ、第３６図に示すよう
にＰＴＣ層とＣＷ層の抵抗率の適当な選択によりＣ型式
の曲線が得られ、第３６はＣ型式電力曲線を得るために
ＰＴＣ層の室温抵抗率がＣＷ層のそれより小さくなけれ
ばならないことを示す。しかしながら、交互の、側方に
配置された電極では、ＣＷ層のそれより大きい抵抗率を
有するＰＴＣ層を選択することによってＣ型式の電力曲
線が得られる。実施例 ６ 実施例５の構造Ａにより、かつ実施例５と同じ組成物か
ら加熱体を構成した。

しかしながら、下記の特定の試料では、ＣＷ層は０．１
０弧厚さであった。この加熱体を実施例５に記載したス
テンレス鋼ブロック上に装着して試験した。加熱体によ
り発生した電力が淳下し始めるとブロック温度を第Ｗ表
に示す。その結果はＰＴＣ層とＣＷ層の相対抵抗を変え
ることによって低下温度、それ故にＴｓが極めて著しく
変わり得ることを示す。同様に、温度に関する電力の変
化の程度は著しく影響される。明らかに、ＣＷ層に対す
る抵抗はその厚さを増加することによって変えられる。
第Ｗ表に示した最後の二つの試験ではＰＴＣコア層の寸
法が減せられ、一方ＣＷ層を一定に保つ。ＣＷ層に対す
るＰＴＣ層の界面の比に応じて、温度の低下は極めて著
しく変わり得る。第Ｗ表 ＸＰＴＣ層はＣＷ層のし３を覆う。

洲ＰＴＣ層はＣＷ層の Ｘ６を覆う。

より厚い、即ちより高い抵抗のＣＷ層の特別な利点はＣ
Ｗ層における抵抗の変動が電力出力にこのような大きな
衝撃を有しないこと、即ち電力出力に少しの温度変動が
あることである。

この方法では、ＰＴＣ層のため高度に構造化されたカー
ボンブラックと共に高結晶性の、高分子量重合体を使用
できる（この組合わせは所望の挙動、大体型式１を生ず
るが、処理及び熱ヒストリーに対して得られた極端な感
度の抵抗率を示す）。中間又は高度の構造のブラックと
低結晶度又は無定形重合体との配合物から製造できるよ
うにずっと高い抵抗率のＣＷ層とこの組成物を組合わせ
ることにより（これは処理又は熱ヒストリーに対して低
い感度の抵抗率を与える）、これまで利用されていたも
のよりずっと大きな均一性、再現性及び機能有用性の加
熱体を提供できる。前記のように、機能的加熱体の重要
な特性は所望の操作温度での抵抗に対する室温での抵抗
の比である。

この比はィンラッシュ比に関係するが同一ではない。更
にこの抵抗比の低い数値は型式１の抵抗特性への近似を
示す。本例に記載された加熱体に対して８５ｏｏの付近
での操作範囲が最適と考えられる。低い比を得るために
、約０．１：１なし、し２０：１のＰＴＣ対ＣＷ容量抵
抗率比（２４ｏｏで）が好ましく、１ないし１０のもの
が特に適している。実施例 ７第Ｖ表に示した組成物を
有するＰＴＣ材料を前記の実施例におけるように作り上
げた。

これらの組形物の０．０５肌厚さのスラブをシラスチッ
ク４３７（抵抗率４００オーム−弧）中の２０％ブラッ
クパールスカーボンブラックの混合物の二つの０．０５
ｃのスラブの間に積層し、次にこの積層物を１２Ｍラッ
ドのイオン化放射線で照射して架橋を行なった。節Ｖ表
本例はＰＴＣ層とＣＷ層に対して適当な抵抗率比の選択
により電力曲線の形がいかに修正され得るかを示す。

勿論、この電力温度関係は式Ｐ＝ＰＲ又‘まＰ＝鷺こよ
る温度抵欄係‘こ鋼である。Ｃと示した曲線は型式１の
抵抗温度特性を有する加熱体から予期されるものに近い
。実施例 ８米国特許Ｎｏ．３，８６１，０２９明細書
に従って構成され、実施例１に使用したものに類似する
組成物のＰＴＣコアを有し、第５図のように成形した（
０．８ｃｍ幅）を循環水により１８００に保ったアルミ
ニウムブロックに固着した。

この加熱体切片の各々の各の側部に示温塗料を塗布した
。この切片に印加された電圧をその電力出力を増加する
ように徐々に変えた。一つの切片はメートル当り４８８
オームの抵抗を有した。ホットラインの形成ないこメー
トル当り約５．４８ワットまでこの切片を操作し、しか
しコアはそのＴｓ以下の温度で操作する。コアがそのＴ
ｓまで加温された電力レベルで、即ちメ−トル当り約６
．１ワットの電力出力でホットラインが形成された。メ
ートル当り約８０８０の抵抗を有した他の加熱体切片は
同様にホットライン化なしにメートル当り約４．８８ワ
ットで操作できるがメートル当り約６．１ワット以上で
操作した時にホットライン化した。より高い電圧レベル
でこれらの加熱体を操作する試みは電流に付随した低下
を生じ、このため実験条件下ではこれらの加熱体はメー
トル当り約９．３ワット以上を消費せず、かつこれらの
条件下その最大出力は平方伽当り約０．１５ワットであ
った。従って、平方肌当り約０．０８ワット以上の電力
レベルでストリップ加熱体を操作する試みはホットライ
ン化を生じた。実施例 ９ ＰＴＣ層（厚さ０．０７５肌）が４７％のマーレックス
６００３．５％のエブシン５５０８（エチレンープロピ
レンジェン変性ゴム）及び４８％のスターリングＳＲＦ
一ＮＳ（カーボンブラック）の組成物から層化加熱体を
構成した。

６０％のェルバックス２５０（エチレンービニルアセテ
ートコポリマー）、４０％の力ポットＸＣ７２（カーボ
ンブラック）を有しかつ幅０．９５肌そして０．９５肌
離れて（各ＣＷ層に全部で三つ）平らな、針金編組電極
を内部に埋め込ませた厚さ０．１５弧の二つのＣＷ層を
、電極を互いに対向させて、即ち電極がストリップはな
く編組である以外第１１図に類似して、ＰＴＣ層の各側
部に適用した。

加熱体の寸法は７．５ｘ１５加で、電極はこの長い寸法
に沿って延び、対向した極性の電極は加熱体の対向した
端部に重合体層に越えて延びている。この層を注意深く
共に競層し、次にこの物品を１０分間２００００で加熱
していかなるひずみも除去し、次に冷却しかつ窒素含有
容器中に閉ぢ込めたままコバルト６仇線を使用してｌａ
Ｍラッドまで照射した。架橋した低密度ポリエチレンを
含む厚さ０．０２５仇の絶縁層の間にこの加熱体をサン
ドィッチし、前記の例におけるように冷却したアルミニ
ウムブ。ツクへ堅くプレスし、次にこの加熱体の上方表
面に示温塗料を適用した。対向した極性の電極を１２ボ
ルトバッテＩＪ一に接続した。この加熱体は暖まる間７
０アンペア、即ち５．４ワット／ｃ杉以上を消耗した。
数分間の間加熱体は２０アンペア以上、即ち１５．５ワ
ット／地以上の電流で安定化した。最後に適用された冷
却にもかかわらずアルミニウムブロックは暖まり始め、
この加熱体ＰＴＣ層はそのＴｓ（約１２０００）まで暖
まった。示温塗料はこの最後の段階の間に中心で始まり
、縁に急速夕にかつ滑らかに進みながら溶けた。最後の
状態では、加熱体はそれ自体をＴｓに非常に近い温度に
保ち、アルミニウムブロックが熱絶縁性材料のスラブに
より置き換えられた時には約１０アンペア、即ち約７．
１ワット／地の熱出力を消費していた。０この電流はＴ
Ｓになお非常に近い、より高い温度で１アンペアよりず
っと低い、即ち０．６ワット／泳以下に低下し、加熱体
の全表面は大体この温度である。従って本発明に従った
加熱体はホットライン化なしにかなり１００００以上の
ＴＳ温度で高い蚤力出力で操作できることが明らかであ
る。ＰＴＣ層が実質的に非伝導性であるか、あるいは非
伝導性になりつつあることが、ＣＷ層の電気的性質に相
関するというここにおける論及は評価されるべきであろ
う。

このような性質にも絶縁的な値を与えることは妥当では
ない。というのは、これらは他の諸因子の中でも、種々
の層の相関的位置に依存するからである。しかし、例え
ば、第２３図に説明されている単純な積層体においては
、ＰＴＣ層がその異常温度を越えるやいなや、ＣＷ層を
通る電気的フラックス密度は二つの層が電気的に並列し
ている積層のいずれの部分においても、ＰＴＣ層を通る
それの何倍がであるからで−っの型式の層が電気的に並
列しているある。

場合は、その異常温度以上の温度においてＰＴＣ層を通
して通過するそれの割合は、ある場合は、例えばもし物
品が比較的大きいヒートシンクに近接しているときは、
５あるいはそれより４・こい、より低い割合が適当であ
っても、少なくとも１０倍、好ましくは少なくとも２５
音であるのが有利である。

【図面の簡単な説明】

第１及び第２図は種々のＰＴＣ材料の抵抗温度特性を示
す；第３なし、し第５図はＰＴＣ組成物を使用する従来
技術の構造の透視図であり；第６なし、し第１２図、第
１３ａ及第１５ないし第３４図は本発明に従って構成さ
れた種々の物品を例示しかつ説明するために役立つ透視
図であり；第１３ａ図は第１３ｂ図に示した具体例の断
面図であり、一方第１４図は第１５図に示した具体例の
断面図である：第３５図は実際に点電極が物品の長さに
沿って間隔をおいて設けられている具体例を示す；そし
て第３６及び第３７図は実施例のあるもので記載された
製品に対する電力−温度関係を示す。 第〆図 第タ図 第よ図 第ｄ図 第イ図 第２図 第之図 第．８図 第．Ｑ図 第八。 図第〃図 第々２図 第え＆孔図 第べ舷ａ図 第〆々図 第は図 第パリ図 第イア図 第人８図 第の図 第ａＱ．図 第ａＺ図 第ａ２図 第２３図 第２多図 第２５図 第ａ＆図 第２７図 弟ａ８図 第２タ図 第ぷ○図 第ヱＺ図 第〆２図 第Ｊ３．図 第Ｊ４図 弟均図 第夕〇図 繁Ｊア図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （ａ） 異常温度Ｔ＿Ｓを有しＰＴＣ挙動を示すＰ
   ＴＣ材料にてなる少なくとも一層のＰＴＣ層（ｂ） 異
   常温度Ｔ＿Ｓ以下でＣＷ挙動を示し、表面の少なくとも
   一部がＰＴＣ層の表面の少なくとも一部と電気的及び物
   理的に直接接触している少なくとも一層のＣＷ層及び（
   ｃ） 電源に接続される本装置に電流を通ずる少なくと
   も２個の電極とを備え、（１） 各ＰＴＣ層とＣＷ層は
   それぞれ各電極間のすべての導電性の通路となる基準層
   であり、（２） 電極間で選択され形成された電流通路
   は、装置の温度の一様な変化によつては変化せず、 （３） 装置が室温にある場合、Ｒ＿Ｃ＿ＷをＣＷ層の
   合計抵抗、Ｒ＿Ｐ＿Ｔ＿ＣをＰＴＣ層の合計抵抗とする
   ときＲ＿Ｃ＿Ｗ／Ｒ＿Ｐ＿Ｔ＿Ｃの比は少なくとも０．
   ７であることを特徴とする自己調節性電気装置。 ２ （ａ） 異常温度Ｔ＿Ｓを有しＰＴＣ挙動を示すＰ
   ＴＣ材料にてなる少なくとも一層のＰＴＣ層（ｂ） 異
   常温度Ｔ＿Ｓ以下でＣＷ挙動を示し、表面の少なくとも
   一部がＰＴＣ層の表面の少なくとも一部と電気的及び物
   理的に直接接触している少なくとも一層のＣＷ層及び（
   ｃ） 電源に接続される本装置に電流を通ずる少なくと
   も２個の電極とを備え、（１） 各ＰＴＣ層とＣＷ層は
   それぞれ各電極間のすべての導電性の通路となる基準層
   であり、（２） 電極間の電流通路は装置の均一な温度
   変化によつて実質的に変化するものであることを特徴と
   する自己調節性電気装置。 ３ （ａ） 異常温度Ｔ＿Ｓを有しＰＴＣ挙動を示すＰ
   ＴＣ材料にてなる少なくとも一層のＰＴＣ層（ｂ） 異
   常温度Ｔ＿Ｓ以下でＣＷ挙動を示し、表面の少なくとも
   一部がＰＴＣ層の表面の少なくとも一部と電気的及び物
   理的に直接接触している少なくとも一層のＣＷ層及び（
   ｃ） 電源に接続される本装置に電流を通ずる少なくと
   も２個の電極とを備え、（１） ＰＴＣ層とＣＷ層のど
   ちらか１方のみが電極間で形成されるすべての導電性通
   路となる基準層であり、（２） 電極間で選択され形成
   された電流通路は装置の一様な温度変化によつて実質的
   に変化することを特徴とする自己調節性電気装置。 ４ （ａ） 異常温度Ｔ＿Ｓを有しＰＴＣ挙動を示すＰ
   ＴＣ材料にてなる少なくとも一層のＰＴＣ層（ｂ） 異
   常温度Ｔ＿Ｓ以下でＣＷ挙動を示し、表面の少なくとも
   一部がＰＴＣ層の表面の少なくとも一部と電気的及び物
   理的に直接接触している少なくとも一層のＣＷ層及び（
   ｃ） 電源に接続される本装置に電流を通ずる少なくと
   も２個の電極とを備え、 各電極は物理的にＰＴＣ層と
   ＣＷ層の双方に接触していることを特徴とする自己調節
   性電気装置。