JP2003247802A - Strain sensor by conductive particle-polymer - Google Patents

Strain sensor by conductive particle-polymer

Info

Publication number
JP2003247802A
JP2003247802A JP2002048855A JP2002048855A JP2003247802A JP 2003247802 A JP2003247802 A JP 2003247802A JP 2002048855 A JP2002048855 A JP 2002048855A JP 2002048855 A JP2002048855 A JP 2002048855A JP 2003247802 A JP2003247802 A JP 2003247802A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
strain
polymer
copolymer
resistance
strain sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002048855A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toyoaki Kimura
豊明 木村
Tetsuo Fujita
哲夫 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHUBU KAKO KK
Original Assignee
CHUBU KAKO KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHUBU KAKO KK filed Critical CHUBU KAKO KK
Priority to JP2002048855A priority Critical patent/JP2003247802A/en
Publication of JP2003247802A publication Critical patent/JP2003247802A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To develop a strain sensor used to safety monitor various type structures by sensing a ground subsidence of a steel structure, a reinforced concrete structure or the like or a strain due to an earthquake. <P>SOLUTION: The strain sensor is made of a conductive particle-polymer of a linear or sheet state in which the conductive particles are dispersed in the polymer and the polymer is made of a thermoplastic elastomer. Here, the elastomer is a block copolymer of two or more ingredients. Particularly, the copolymer is preferred to be a styrene - diene block copolymer or a hydrogen- added styrene - diene block copolymer. More particularly, there is a styrene - butadiene block copolymer or styrene - isoprene block copolymer which is hydrogen-added. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、導電性粒子−高分
子系による歪みセンサーに関するものであり、鉄骨構造
物、鉄筋コンクリート構造物等の地盤沈下や地震による
歪みを検知することにより、これら各種構造物の安全監
視に使用する歪みセンサーである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a conductive particle-polymer strain sensor, which detects various types of structures such as steel frame structures and reinforced concrete structures by detecting ground subsidence and strain due to earthquakes. It is a strain sensor used for safety monitoring of objects.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の歪みセンサーは、強電対の電歪性
を利用したもの、歪みと垂直方向に配置された導電性の
多数本のリード、繊維などを歪みの方向に歪みに伴って
移動する切断刃で切断し、歪み量に依存した切断による
電気抵抗変化を利用したものがあるが、ポリエステル、
ポリイミドフィルムに金属薄膜を形成し、微細なパター
ンを形成したものの歪み変形による抵抗変化を利用した
ものが最も一般的である。
2. Description of the Related Art A conventional strain sensor uses the electrostrictive property of a strong couple, a large number of conductive leads arranged in a direction perpendicular to the strain, and fibers move in the strain direction in accordance with the strain. There are those that use electric resistance change due to cutting depending on the amount of strain, by cutting with a cutting blade that
The most general method is one in which a metal thin film is formed on a polyimide film and a fine pattern is formed, but the resistance change due to strain deformation is used.

【0003】上記の切断刃によるものは実用上の問題点
がある。また後者の金属薄膜センサーは実用上の問題点
はないが、高価であること、小さなサイズのものしかな
いため、ビル鉄骨の地震被害の検知等の汎用には事実上
使用できない状態である。
The above-mentioned cutting blade has practical problems. Although the latter metal thin film sensor has no practical problems, it is practically unusable for general purposes such as detection of earthquake damage to building steel frames because it is expensive and has only a small size.

【0004】そこで本発明者等は、高分子にカーボン等
の導電性粒子を分散させた系による歪みセンサーを、先
に特開平11-241903号において提案した。
Therefore, the present inventors previously proposed a strain sensor based on a system in which conductive particles such as carbon are dispersed in a polymer in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-241903.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記の導電性粒子−高
分子系による歪みセンサーは生産コストを低く押さえる
ことができ、センサーのサイズについても幅広い選択性
を持つので大きなものから小さなものまで製造可能であ
り、最大の長所は一定の歪み量に対する抵抗値変化が極
めて大きい、換言すれば極めて高感度なセンサーを得る
ことが可能である。
The strain sensor based on the conductive particle-polymer system described above can keep the production cost low and has a wide range of sensor sizes, so that it is possible to manufacture from large to small ones. The greatest merit is that the change in resistance value with respect to a certain amount of strain is extremely large, in other words, it is possible to obtain a sensor with extremely high sensitivity.

【0006】ところが、上記特開平11-241903号の発明
で提案した高分子のエチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)
の系の場合、次のような問題点があることが判明した。
すなわち、第一の問題点は、センサーに一定量の歪みを
与え、そのままの状態を保持し続けた場合、センサー出
力の電気抵抗が時間の経過と共に減衰することである。
この場合歪み量が小さければ減衰は殆ど無いが、歪み量
の増加と共に減衰が現れてくる。歪みセンサーをオンラ
インにしている場合は問題ないが、地震後人が計測する
場合は、減衰により真の歪み量に対する誤差が生じてく
る。第二の問題点は、センサーの抵抗値に対する温度の
影響である。このEVAは 自己温度調節(PTC)ヒーターと
して使われている材料であり、スイッチング温度(70〜8
0℃)当たりで抵抗値が急激に増加する。センサーがこの
ような高温に曝される可能性がある場合、センサーの抵
抗値が増加しても歪みによるものか温度上昇によるもの
か、判定できない場合もあり得る。
However, the high molecular weight ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) proposed in the invention of Japanese Patent Laid-Open No. 11-241903 mentioned above.
In the case of the above system, it was found that there are the following problems.
That is, the first problem is that, when a certain amount of strain is applied to the sensor and the state is maintained as it is, the electrical resistance of the sensor output decays with the passage of time.
In this case, if the amount of distortion is small, there is almost no attenuation, but attenuation appears as the amount of distortion increases. There is no problem when the strain sensor is online, but when a person measures after the earthquake, the attenuation causes an error with respect to the true strain amount. The second problem is the effect of temperature on the resistance of the sensor. This EVA is a material used as a self-regulating temperature (PTC) heater and has a switching temperature (70 ~ 8
The resistance value sharply increases around 0 ° C. When the sensor may be exposed to such a high temperature, it may not be possible to determine whether it is due to strain or due to an increase in temperature even if the resistance value of the sensor increases.

【0007】これらの問題点が判明した結果、あらため
て歪みセンサーとし満足すべき必要な条件としての、
1)高感度であること、2)抵抗値の温度係数が小さいこ
と、3)一定の歪み印加を持続した場合抵抗値変化がな
いこと、を充足する歪みセンサーを開発することにあ
る。
As a result of finding out these problems, the strain sensor has to be satisfied as a necessary condition.
It is to develop a strain sensor satisfying 1) high sensitivity, 2) small temperature coefficient of resistance value, and 3) no change in resistance value when constant strain application is continued.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】歪みセンサーとしての必
要な三つの条件は上で述べた。この三条件を同時に満足
することは容易なことではない。しかし、三つのうち二
つを犠牲にして一つだけ満足することは比較的易しい。
この場合選択肢としては、当然感度ということになる。
このようなケースは、ガラス転移温度の低い高分子、ゴ
ムの系が相当する。これをタイプIと称することにす
る。この物性をもつものであっても、歪みセンサーとし
ては、十分とはいえない。
The three conditions necessary for the strain sensor are described above. It is not easy to satisfy these three conditions at the same time. However, it is relatively easy to satisfy only one at the expense of two of the three.
In this case, the option is obviously sensitivity.
Such a case corresponds to a polymer or rubber system having a low glass transition temperature. This is called type I. Even if it has this physical property, it cannot be said to be sufficient as a strain sensor.

【0009】次に、三つの条件の内二つを同時に満足す
るものとしては、二つの場合が考えられる。第一条件の
感度は抜くことができないが、第二の条件として、低温
度係数をとるか、一定歪み下の低減衰を選ぶか、二つの
選択肢がある。どちらの場合も、先に提案したEVAのよ
うな共重合高分子によって実現可能である。この目的を
達成する、ある種の共重合高分子を例に取ると、それぞ
れのモノマーを単独に重合したホモポリマーは、それぞ
れ異なった特質を備えている。これらの異なった性質の
モノマーを巧みに組み合わせることが、目的達成の鍵と
なる。このタイプのうち感度と低温度係数を持つものを
タイプII、感度と低減衰特性を持つものをタイプII
と称することにする。
Next, there are two cases in which two of the three conditions are simultaneously satisfied. Although the sensitivity of the first condition cannot be eliminated, there are two options for the second condition: to take a low temperature coefficient or to choose low attenuation under constant strain. In either case, it can be realized by a copolymer polymer such as EVA previously proposed. Taking as an example a certain type of copolymerized polymer that achieves this object, homopolymers obtained by polymerizing each monomer alone have different characteristics. A skillful combination of these differently-characterized monomers is the key to achieving the goal. Of these types, those with sensitivity and low temperature coefficient are type II t , those with sensitivity and low attenuation characteristics are type II d.
I will call it.

【0010】タイプIIに属するものとしては、エチレ
ン-エチルアクリレート共重合体にカーボンを分散した
系を熱溶融した成形品によるもの、この他にもエチレン
-メチルメタクリレート共重合体にカーボンを分散した
系などは、ある温度範囲ならば十分な性能が得られる。
The type II t belongs to a molded product obtained by heat-melting a system in which carbon is dispersed in an ethylene-ethyl acrylate copolymer.
-A system in which carbon is dispersed in a methylmethacrylate copolymer can provide sufficient performance within a certain temperature range.

【0011】タイプIIに属するものとしては、上で述
べたエチレン-アクリレート共重合体系で、熱溶融では
なくて溶媒に溶解し基板に印刷された黒鉛(グラファイ
トカーボン)_エチレン-エチルアクリレート共重合体系
が、広い温度範囲でこれに該当する。
Included in Type II d is the above-mentioned ethylene-acrylate copolymer system, which is not heat-melted but is dissolved in a solvent and printed on a substrate (graphite carbon) -ethylene-ethyl acrylate copolymer. The system falls into this over a wide temperature range.

【0012】最後のタイプは、前述の三つの条件を十分
に満たしたものである。これをタイプIIIと称すること
にする。このようなケースは、ガラス転移温度の低い高
分子でありながら、常温付近の広い範囲でゴム状弾性体
を示し、かつ、熱可塑性で、導電性粒子と熱溶融状態で
分散可能な高分子である。いわゆる熱可塑性エラストマ
ーの系がこれに相当する。あるいは、三つの内の達成度
の低い性質を、補助的な手段を講じて補強することもで
きる。これら、本発明におけるタイプIIIによる課題解
決手段を整理すると、次のようになる。
The last type sufficiently satisfies the above-mentioned three conditions. This is called type III. Such a case is a polymer that has a low glass transition temperature, yet exhibits a rubber-like elastic body in a wide range around room temperature, and is a polymer that is thermoplastic and dispersible in a molten state with conductive particles. is there. A so-called thermoplastic elastomer system corresponds to this. Alternatively, the less-achievable nature of the three can be reinforced by supplementary measures. The following is a summary of the means for solving the problems of type III in the present invention.

【0013】まず、本発明は、導電性粒子が高分子中に
分散された線状又はシート状であり、該高分子が熱可塑
性エラストマーよりなる導電性粒子−高分子系による歪
みセンサーである。ここで、熱可塑性エラストマーは、
2成分以上のブロック共重合体であり、特に、このブロ
ック共重合体がスチレン-ジエン系ブロック共重合体あ
るいは水素添加されたスチレン-ジエン系ブロック共重
合体であるものが好ましい。具体的には、スチレン-ブ
タジエン系ブロック共重合体やスチレン-イソプレン系
ブロック共重合体で、水素添加処理されたものが挙げら
れる。
First, the present invention is a strain sensor based on a conductive particle-polymer system in which conductive particles are linear or sheet-like dispersed in a polymer and the polymer is a thermoplastic elastomer. Here, the thermoplastic elastomer is
It is a block copolymer of two or more components, and it is particularly preferable that this block copolymer is a styrene-diene-based block copolymer or a hydrogenated styrene-diene-based block copolymer. Specific examples include styrene-butadiene block copolymers and styrene-isoprene block copolymers that have been hydrogenated.

【0014】本発明のタイプIIIに属する熱可塑性エラ
ストマーの他の例としては、ポリオレフィン系のポリオ
レフィンとEPDMやブチルゴムなどとのブレンド物、ポリ
塩化ビニール系のNBRとのブレンド物、ポリウレタン系
の硬質ウレタン-ポリエステル-ポリエーテルブロック共
重合体、ポリアミド系ポリエーテル、非晶質ポリエステ
ルとのブロック共重合体、ポリエステル系の結晶質ポリ
エステル-ポリエーテルブロック共重合体などの熱可塑
性エラストマーが有効に利用できる。
Other examples of the thermoplastic elastomer belonging to the type III of the present invention include a blend of a polyolefin polyolefin and EPDM or butyl rubber, a blend of a polyvinyl chloride NBR, and a polyurethane hard urethane. -A thermoplastic elastomer such as a polyester-polyether block copolymer, a polyamide-based polyether, a block copolymer with an amorphous polyester, or a polyester-based crystalline polyester-polyether block copolymer can be effectively used.

【0015】本発明において、タイプIIIに属する他の
構成のものは、導電性粒子が高分子中に分散された線状
又はシート状であり、該高分子が物性の偏在化された変
性高分子よりなる導電性粒子−高分子系による歪みセン
サーである。この変性高分子は、変性ポリエステル樹脂
あるいは非晶性ポリエステル樹脂などが挙げられる。
In the present invention, another structure belonging to type III is a modified polymer in which conductive particles are dispersed in a polymer in a linear or sheet form, and the polymer is unevenly distributed in physical properties. Is a strain sensor made of a conductive particle-polymer system. Examples of the modified polymer include modified polyester resin and amorphous polyester resin.

【0016】本発明はカーボンなどの導電性粒子を高分
子に分散させた系に電極を設けてセンサーを構成し、系
に歪みが与えられると電気抵抗が変化する性質を利用
し、系の抵抗変化を測定することから系に加えられた歪
みを検知しようとするものである。系に加えられた歪み
がどのような機構で抵抗値の変化に至るかは導電性粒子
間隙を通してのトンネル効果で説明することができる
(T.Kimura, N.Yoshimura,T. Ogiso, Polymer,40,4149,1
999)。
The present invention constructs a sensor by providing electrodes in a system in which conductive particles such as carbon are dispersed in a polymer, and utilizes the property that electric resistance changes when strain is applied to the system. It seeks to detect strain applied to the system by measuring changes. The mechanism by which the strain applied to the system leads to the change in resistance value can be explained by the tunnel effect through the conductive particle gap.
(T. Kimura, N. Yoshimura, T. Ogiso, Polymer, 40, 4149, 1
999).

【0017】導電性粒子としては黒鉛、カーボンブラッ
ク、カーボンウィスカー、カーボンナノチューブ、カー
ボンブラック、金属片、金属粉、マイカやチタン酸カリ
ウムなどの絶縁性微粒子に化学メッキやCVDで導電性
を付与したものなどが使用できる。ただし、粒子径、径
の分布などは、抵抗値、歪みに対する感度に微妙な影響
を与える。
As the conductive particles, graphite, carbon black, carbon whiskers, carbon nanotubes, carbon black, metal pieces, metal powder, insulating fine particles such as mica and potassium titanate to which conductivity is imparted by chemical plating or CVD. Etc. can be used. However, the particle diameter, the diameter distribution, and the like have a delicate influence on the resistance value and the sensitivity to strain.

【0018】一方マトリックスとしての高分子は、その
種類により様々な効果がある。前述のタイプIからタイ
プIIIまでの種々の特性は、そのほとんどが高分子の性
質から出てくる。原則的に考えれば、導電性粒子が高分
子に均一に分散している場合は、抵抗値変化は単に歪み
に依存するのみで、高分子の種類には依存しないはずで
ある。抵抗値は単に粒子間距離に依存するからである。
系が歪みを受けると歪みは系内に均一に分布し、したが
って粒子間距離の増加も系内では均一となり、したがっ
て抵抗値変化も均一となる。このような条件では高分子
の種類によって抵抗値変化が異なることはない。ところ
が粒子分布及び高分子との相互作用が局所的に偏ってい
ると、歪みと抵抗値の関係にいろいろな変化が生ずる。
系が一定の歪みを受けていても、粒子の分布の偏りが系
内の抵抗変化に偏りを生ずる。一般的にいえば、高分子
には結晶性の部分と無定形の部分とが共存していて、粒
子は無定形部分に局在化する傾向がある。当然粒子と高
分子との相互作用も結晶領域と無定形領域では異なった
ものとなる。
On the other hand, the polymer as the matrix has various effects depending on its type. Most of the above-mentioned various properties from type I to type III arise from the properties of polymers. In principle, when the conductive particles are uniformly dispersed in the polymer, the change in resistance value should depend only on the strain and not on the type of polymer. This is because the resistance value depends only on the distance between particles.
When the system is subjected to strain, the strain is evenly distributed in the system, and therefore the increase in interparticle distance is also uniform in the system, and thus the change in resistance value is also uniform. Under such conditions, the resistance value does not change depending on the type of polymer. However, if the particle distribution and the interaction with the polymer are locally biased, various changes occur in the relationship between strain and resistance value.
Even if the system is subjected to a certain amount of strain, the uneven distribution of particles causes a bias in the resistance change in the system. Generally speaking, a polymer coexists with a crystalline portion and an amorphous portion, and particles tend to be localized in the amorphous portion. Naturally, the interaction between the particles and the polymer also differs between the crystalline region and the amorphous region.

【0019】歪みと抵抗値変化の関係を一層複雑にして
いる要因の一つに、高分子の局所的歪みの存在がある。
系に歪みを与えた場合、外面的には歪みが一定に分布し
ているように見えるが、実際には局所的な歪みの偏りが
あることが歪みセンサーの研究から明らかになってきた
(平成14年電気学会全国大会発表予定、平成14年3
月27日工学院大)。このような歪み又は粒子の局所的
な偏りを意図的に実現する方法として共重合体を使用す
る方法が存在する。
One of the factors that make the relationship between strain and resistance change more complicated is the presence of local strain in the polymer.
When strain is applied to the system, it seems that the strain is distributed uniformly on the outside, but it has become clear from strain sensor research that there is a local bias in strain.
(Scheduled to be announced at the 2002 National Meeting of the Institute of Electrical Engineers of Japan, March 2002
27th of May Kogakuin University). There is a method of using a copolymer as a method of intentionally realizing such strain or local deviation of particles.

【0020】ゴム系高分子を使用した場合にはホモポリ
マーであっても、粒子とマトリックス高分子との相互作
用に大きな局所変化が見られることがある。これによ
り、タイプIのセンサーが生ずる。このような相互作用
の偏在化はについては未だ研究が進んでなく、おそらく
残留応力による部分が大きいと考えられる。
When a rubber polymer is used, even if it is a homopolymer, a large local change may be observed in the interaction between the particles and the matrix polymer. This produces a type I sensor. Studies on the uneven distribution of such interactions have not yet progressed, and it is considered that the residual stress is probably a large part.

【0021】高感度な歪みセンサーを作成するには、前
述の相互作用の偏在化を意図的に構成する方法がある。
その方法として共重合体をマトリックスポリマーとして
使用する。この場合共重合体を構成している各成分は、
それぞれがホモポリマーとして存在した場合互いに異な
った物性を示すことが必要である。このような物性の異
なったポリマーのモノマーを使用してブロック共重合体
を作れば、局所的に異なった物性をもつポリマーが得ら
れると期待できる。これが粒子−高分子相互作用の局所
的な偏在化である。
In order to produce a highly sensitive strain sensor, there is a method of intentionally configuring the uneven distribution of the above-mentioned interactions.
As a method, a copolymer is used as a matrix polymer. In this case, each component constituting the copolymer is
When each exists as a homopolymer, it is necessary to show different physical properties from each other. It is expected that if a block copolymer is prepared by using monomers of polymers having different physical properties, polymers having locally different physical properties can be obtained. This is the localized uneven distribution of particle-polymer interactions.

【0022】一定の歪みを系に与えてそのまま保持した
場合の抵抗値の減衰は、経験的には、系のガラス転移点
と関連している。したがって、用いる高分子のガラス転
移点が室温以上のかなり高温域であれば、タイプIId
なるし、低温域にガラス転移点があれば、タイプIIIの
センサーが期待できる。このような性質を有する共重合
体として、スチレンのようなハードセグメントと、ブタ
ジエンのようなソフトセグメントのブロック共重合体か
らなる熱可塑性エラストマーが優れたこの種の歪みセン
サー用高分子材料となるのである。
Empirically, the attenuation of the resistance value when a constant strain is applied to the system and kept as it is is empirically related to the glass transition point of the system. Therefore, if the glass transition point of the polymer used is a fairly high temperature range above room temperature, it will be type IId, and if the glass transition point is in the low temperature range, a type III sensor can be expected. As a copolymer having such properties, a thermoplastic elastomer composed of a block copolymer of a hard segment such as styrene and a soft segment such as butadiene serves as an excellent polymer material for a strain sensor of this type. is there.

【0023】したがって、共重合体を選定する際には、
一方の成分のブロックポリマーのガラス転移点が室温以
上であることも考慮に入れると良い。一般に、熱可塑性
エラストマーは常温域で、ゴム状弾性を有し、高温では
溶融するので、導電性粒子の混合、成形も容易であり、
また、ゴムの溶媒にも溶けやすいので黒鉛などの混合分
散が容易で、基材シートなどにコーティングするなどの
操作で、歪みセンサーにすることができる。以下、実施
例によって、本発明の導電性粒子−高分子系歪みセンサ
ーについて、具体的に説明する。
Therefore, when selecting a copolymer,
It is also good to consider that the glass transition point of the block polymer of one component is room temperature or higher. Generally, a thermoplastic elastomer has rubber-like elasticity in a normal temperature range and melts at a high temperature, so that it is easy to mix and mold the conductive particles,
Further, since it is easily dissolved in the solvent of rubber, it is easy to mix and disperse graphite or the like, and a strain sensor can be obtained by an operation such as coating a base material sheet. Hereinafter, the conductive particle-polymer strain sensor of the present invention will be specifically described with reference to examples.

【0024】[0024]

【実施例】実施例1 タイプIに相当するセンサーとしてエチレン-プロピレン
系によるセンサーを作成した。マレイン酸変性エチレン
-プロピレン(日本合成ゴム製T7761マレイン酸0.3wt%)4
0重量部、トルエン400重量部に溶解し、黒鉛(日本黒鉛
製、J-SP)40部を混合撹拌し、窪みの付いたテフロン(登
録商標)板にキャストして、厚み1mmのシートを成形し
た。このシートを50×100mmに切断し、両端に銀ペース
トを塗布し、長さ100mm、電極間隔40mmの電極を設け、
温度抵抗-特性測定用の試料とした。一方、このシート
をダンベル型にカットし、電極を設けて歪み−温度特性
を測定した。温度−抵抗特性測定は空気恒温槽(タバイ
エスペック SU-240)内で行い、計測はアジレント34907A
-data acquisition switch unit及び34901A-channel mu
ltiplexer を用いてコンピューターにデーターを取り込
んだ。また、歪み−温度特性はオーダーメードの計測シ
ステムで行った。
Example 1 An ethylene-propylene sensor was prepared as a sensor corresponding to type I. Maleic acid modified ethylene
-Propylene (T7761 maleic acid 0.3 wt% made by Japan Synthetic Rubber) 4
Dissolve in 0 parts by weight and 400 parts by weight of toluene, mix and stir 40 parts of graphite (J-SP, made by Nippon Graphite Co., Ltd.), cast into a Teflon (registered trademark) plate with depressions, and form a sheet with a thickness of 1 mm. did. Cut this sheet into 50 × 100 mm, apply silver paste on both ends, provide electrodes with a length of 100 mm, electrode spacing of 40 mm,
The sample was used for temperature resistance-characteristics measurement. On the other hand, this sheet was cut into a dumbbell shape, electrodes were provided, and strain-temperature characteristics were measured. Temperature-resistance characteristics are measured in an air temperature chamber (Tabay Espec SU-240), and measured by Agilent 34907A.
-data acquisition switch unit and 34901A-channel mu
Data was loaded into a computer using ltiplexer. The strain-temperature characteristic was measured with a custom-made measuring system.

【0025】図1に歪み−温度特性測定用の試料の形状
を示した。図2には歪みセンサーの歪みと比抵抗(歪み
印加善の抵抗値Roに対する歪み印加時の抵抗値Rの比:R
/Ro)の関係を示している。図2よりこのセンサーは非常
に感度が高いことが解る。従来の金属薄膜センサーでは
1%の歪みに対する比抵抗は1.02しかない。抵抗増加分
を_R/Ro=(R−Ro)/Roで比較すると、金属薄膜センサーで
は0.02であるのに対してマレイン酸変性エチレン-プロ
ピレンの系では8.0にもなり、400倍も高感度であること
が解る。
FIG. 1 shows the shape of the sample for strain-temperature characteristic measurement. Figure 2 shows the strain and the specific resistance of the strain sensor (the ratio of the resistance value R when the strain is applied to the resistance value Ro when the strain is applied: R
/ R o ). It can be seen from FIG. 2 that this sensor has a very high sensitivity. The conventional metal thin film sensor has a specific resistance of 1.02 for a strain of 1%. Comparing the increase in resistance with _R / R o = (R−R o ) / R o , it was 0.02 for the metal thin film sensor, but was 8.0 for the maleic acid-modified ethylene-propylene system, 400 times higher. It can be seen that is also highly sensitive.

【0026】図3には、この黒鉛−マレイン酸変性エチ
レン-プロピレン共重合体系における抵抗値と温度の関
係を示した。図2から解るようにこの系の歪み−電気抵
抗特性、図3の結果からは40℃以上では抵抗値が急増す
るので、これより低温の寒冷地における使用に限られる
点に注意を要する。
FIG. 3 shows the relationship between resistance and temperature in this graphite-maleic acid-modified ethylene-propylene copolymer system. As can be seen from FIG. 2, the strain-electric resistance characteristics of this system, and the results of FIG. 3 show that the resistance value sharply increases at 40 ° C. or higher, so it should be noted that it is limited to use in cold regions of lower temperature.

【0027】実施例2 タイプIに相当するもう一つのセンサーとして、水添ス
チレン-ブタジエンゴムを用いた。水添スチレン-ブタジ
エンゴム(日本合成ゴム製DR-1320P)40重量部、トルエン
400重量部に溶解し、黒鉛(日本黒鉛製、J-SP)40部を混
合撹拌し、窪みの付いたテフロン(登録商標)(登録商標)
板にキャストして、厚み1mmのシートを成形した。この
シートを50X100mmに切断し、両端に銀ペーストを塗布
し、長さ100mm、電極間隔40mmの電極を設け、温度抵抗-
特性測定用の試料とした。一方このシートをダンベル型
にカットし、電極を設けて歪み−温度特性を測定した。
測定は実施例1と同じ方法で行った。
Example 2 Hydrogenated styrene-butadiene rubber was used as another sensor corresponding to type I. 40 parts by weight of hydrogenated styrene-butadiene rubber (DR-1320P made by Japan Synthetic Rubber), toluene
Dissolve in 400 parts by weight, mix and stir 40 parts of graphite (manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd., J-SP), and put Teflon (registered trademark) (registered trademark) with a depression
It was cast on a plate to form a sheet having a thickness of 1 mm. This sheet is cut into 50 x 100 mm, silver paste is applied to both ends, electrodes with a length of 100 mm and electrode spacing of 40 mm are provided, and temperature resistance-
The sample was used for characteristic measurement. On the other hand, this sheet was cut into a dumbbell shape, electrodes were provided, and strain-temperature characteristics were measured.
The measurement was performed by the same method as in Example 1.

【0028】図4には歪みセンサーの歪みと比抵抗の関
係を示している。図4よりこの水添スチレン-ブタジエ
ンゴム(DR-1320P)センサーも非常に感度が高いことが解
る。図5には、この黒鉛−水添スチレン-ブタジエンゴ
ム(DR-1320P)系の抵抗値と温度の関係を示した。図5か
ら解るようにこの系においても温度上昇と共に抵抗値が
急増するので、実施例1と同様に寒冷地用である。
FIG. 4 shows the relationship between the strain of the strain sensor and the specific resistance. It can be seen from Fig. 4 that this hydrogenated styrene-butadiene rubber (DR-1320P) sensor is also very sensitive. FIG. 5 shows the relationship between the resistance value and temperature of this graphite-hydrogenated styrene-butadiene rubber (DR-1320P) system. As can be seen from FIG. 5, in this system as well, the resistance value rapidly increases with increasing temperature, so that it is for cold regions as in Example 1.

【0029】実施例3 エチレン-エチルアクリレート共重合体(三井・デュポン
製エバフレックスA712、エチルアクリレート9wt%) 60
重量部を二軸延伸ローラーを用いて熱溶融し、これに対
して黒鉛(日本黒鉛製CP)40部を混練し、ホットプレスに
より厚さ1mmのシートに成形した。歪み−抵抗特性及び
温度抵抗特性はこれまでの実施例と同じ形状の試料を作
成して用いた。また両者の測定も同様な方法で行った。
Example 3 Ethylene-ethyl acrylate copolymer (Evaflex A712 manufactured by Mitsui-DuPont, ethyl acrylate 9 wt%) 60
A part by weight was heat-melted using a biaxial stretching roller, and 40 parts of graphite (CP manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.) was kneaded, and was formed into a sheet having a thickness of 1 mm by hot pressing. The strain-resistance characteristic and the temperature resistance characteristic were prepared by using the samples having the same shapes as those in the above-described examples. Both measurements were performed in the same manner.

【0030】黒鉛−エチレン-エチルアクリレート共重
合体系の抵抗値と歪みの関係は図6に示してある。図6
から解るように、1%の歪みを与えた場合比抵抗は2を
越えている。この系の_R/Roを金属薄膜センサーの場合
とを比較すると、黒鉛−エチレン-エチルアクリレート
共重合体系の方が50倍以上感度が高い。しかし、この系
は以下に示すように、用法に注意する必要がある。
The relationship between resistance and strain of the graphite-ethylene-ethyl acrylate copolymer system is shown in FIG. Figure 6
As can be seen from the above, the specific resistance exceeds 2 when a strain of 1% is applied. Comparing _R / Ro of this system with that of a metal thin film sensor, the graphite-ethylene-ethyl acrylate copolymer system is 50 times more sensitive. However, this system requires careful usage, as shown below.

【0031】黒鉛−エチレン-エチルアクリレート共重
合体系に5%の大きな歪みを与え、その歪み量を保持し
つつ抵抗値の変化を測定し、これを図7に示した。測定
開始から約1000秒の間は抵抗値が大きく減衰し、2000秒
以後では減衰が緩やかになる。初期から約600秒(10分)
の間に測定値が半減する。このようなセンサーはオンラ
インシステムを使用すれば、実用になる。
A large strain of 5% was applied to the graphite-ethylene-ethyl acrylate copolymer system, and the change in resistance value was measured while maintaining the strain amount, which is shown in FIG. The resistance value is greatly attenuated for about 1000 seconds from the start of measurement, and the attenuation is gentle after 2000 seconds. About 600 seconds (10 minutes) from the beginning
The measured value is halved during the period. Such a sensor becomes practical if an online system is used.

【0032】黒鉛−エチレン-エチルアクリレート共重
合体系の温度と抵抗の関係を図8に示した。図8より解
るようにこの系の抵抗値は70℃を越えると急増する。少
なくとも60℃以上の温度では使うことができない。した
がって熱熔融成形で作成された黒鉛−エチレン-エチル
アクリレート共重合体系のセンサーは、たとえ60℃以下
の温度においても、抵抗値減衰の問題があるので、歪み
量が大きい場合は、オンラインシステムを併用する必要
がある。ただし、歪み量が少なければ、減衰の割合は極
端に小さくなる。
The relationship between temperature and resistance of the graphite-ethylene-ethyl acrylate copolymer system is shown in FIG. As can be seen from FIG. 8, the resistance value of this system sharply increases above 70 ° C. It cannot be used at temperatures above 60 ° C. Therefore, the graphite-ethylene-ethyl acrylate copolymer type sensor made by hot melt molding has a problem of resistance decay even at a temperature of 60 ° C or less. There is a need to. However, if the amount of distortion is small, the attenuation rate becomes extremely small.

【0033】実施例4 ここでは黒鉛−エチレン-エチルアクリレート共重合体
系を実施例3のような熱熔融ではなくて、溶媒による溶
融法により試料を作成した。60重量部のエチレン-エチ
ルアクリレート共重合体(三井・デュポン製エバフレッ
クスA712、エチルアクリレート9wt%)に対して500部の
テトラリンを加えて溶解し、これに対して40部の黒鉛
(日本黒鉛製CP)を分散させ、120μmのPETフィルムにコ
ーターを用いてコーティングした。膜厚は約50μmであ
った。この基板付のコート膜をカットして、前実施例と
同様に試料を作成し、実施例3と同様の測定を行った。
Example 4 In this example, the graphite-ethylene-ethyl acrylate copolymer system was prepared by a melting method using a solvent, instead of the thermal melting as in Example 3. To 60 parts by weight of ethylene-ethyl acrylate copolymer (Evaflex A712 manufactured by Mitsui DuPont, 9% by weight of ethyl acrylate), 500 parts of tetralin was added and dissolved, while 40 parts of graphite was dissolved.
(Nippon Graphite CP) was dispersed and 120 μm PET film was coated using a coater. The film thickness was about 50 μm. The coated film with the substrate was cut to prepare a sample in the same manner as in the previous example, and the same measurement as in Example 3 was performed.

【0034】この系の歪みと抵抗値の関係は図9に示し
てある。図9から解るように1%の歪み印加に対して比
抵抗はほぼ2を示している。この点は実施例3とほぼ同
様である。しかし系に5%の歪みを与え、そのまま保持
した場合、図10に示されているように、実施例3で見ら
れたような抵抗値の減衰は見られなかった。しかし、図
11に示されているように、この系の抵抗-温度特性は実
施例3の場合とそれ程異なっていなかった。
The relationship between the strain and resistance of this system is shown in FIG. As can be seen from FIG. 9, the specific resistance is almost 2 when a strain of 1% is applied. This point is almost the same as the third embodiment. However, when a strain of 5% was applied to the system and kept as it was, as shown in FIG. 10, the attenuation of the resistance value as seen in Example 3 was not observed. But the figure
As shown in 11, the resistance-temperature characteristic of this system was not so different from that of Example 3.

【0035】実施例4においては、コーティングにより
作成された黒鉛−エチレン-エチルアクリレート共重合
体系の歪みセンサーはタイプIIdに相当する。しかし使
用温度範囲を、使用温度範囲を0℃から60℃に限定する
と、このセンサーはタイプIIIに相当することが解る。
したがって使用環境の温度が80℃迄には至らない環境で
は、黒鉛−エチレン-エチルアクリレート共重合体系の
歪みセンサーはタイプIIIに属する理想的なセンサーと
いうことができる。
In Example 4, the graphite-ethylene-ethyl acrylate copolymer strain sensor made by coating corresponds to type II d . However, when the operating temperature range is limited to 0 to 60 ° C., it can be seen that this sensor corresponds to type III.
Therefore, it can be said that the graphite-ethylene-ethyl acrylate copolymer strain sensor is an ideal sensor belonging to type III in an environment where the temperature of the usage environment does not reach 80 ° C.

【0036】実施例5 非晶性ポリエステル樹脂(東洋紡製、バイロン240)60重
量部に500部のテトラリンを加えて溶解し、これに対し
て40部の黒鉛(日本黒鉛製CP)を分散させ、120μmのPET
フィルムにコーターを用いてコーティングした。膜厚は
約50μmであった。この基板付のコート膜をカットし
て、前実施例と同様に試料を作成し、実施例3と同様の
測定を行った。この系の抵抗値と歪みの関係は図12に示
してある。この場合1%の歪みに対して比抵抗は1.2に
満たない。歪み5%印加時の抵抗減衰は図13に示されて
いるように減衰が見られない。一方温度と抵抗の関係は
図14に示されているとおりで、0℃から60℃迄温度上昇
に伴って抵抗値が5.7%増加する。この抵抗変化は0.3%
の歪み変化の場合と同等である。したがってこの系はタ
イプIIdに相当するが感度が抵抗値の温度変化に比して
やや低い。ただし、3リード方式、即ち二つのセンサー
の一方の極だけを共通の極とし、一方は歪み測定の対象
物に張り付け、他方は共通極のみを対象物に張り付け、
他の部分は浮かした状態にし、センサーの一方のみに歪
みが掛かるようにすれば、歪みの掛かっていないセンサ
ーの抵抗値を基準として歪み量を測定することができ
る。この系の場合は、このような方法を用いたとして
も、60℃以下の温度範囲で用いるべきである。
Example 5 To 60 parts by weight of an amorphous polyester resin (manufactured by Toyobo, Byron 240), 500 parts of tetralin was added and dissolved, to which 40 parts of graphite (CP manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.) was dispersed, 120 μm PET
The film was coated using a coater. The film thickness was about 50 μm. The coated film with the substrate was cut to prepare a sample in the same manner as in the previous example, and the same measurement as in Example 3 was performed. The relationship between resistance and strain in this system is shown in FIG. In this case, the specific resistance is less than 1.2 for a strain of 1%. As shown in FIG. 13, no attenuation is observed in resistance attenuation when 5% strain is applied. On the other hand, the relationship between the temperature and the resistance is as shown in FIG. 14, and the resistance value increases by 5.7% as the temperature rises from 0 ° C to 60 ° C. This resistance change is 0.3%
It is equivalent to the case of the strain change of. Therefore, this system corresponds to type II d , but its sensitivity is slightly lower than the change in resistance with temperature. However, in the 3-lead system, that is, only one pole of the two sensors is a common pole, one is attached to the strain measurement target, and the other is the common pole only is attached to the target.
If the other part is floated and only one of the sensors is strained, the strain amount can be measured with the resistance value of the sensor not strained as a reference. In the case of this system, even if such a method is used, it should be used in a temperature range of 60 ° C or lower.

【0037】実施例6 非晶性ポリエステル樹脂(東洋紡製、バイロン300)60重
量部に500部のテトラリンを加えて溶解し、これに対し
て40部の黒鉛(日本黒鉛製CP)を分散させ、120μmのPET
フィルムにコーターを用いてコーティングした。膜厚は
約50μmであった。この基板付のコート膜をカットし
て、前実施例と同様に試料を作成し、実施例3と同様の
測定を行った。この系の抵抗値と歪みの関係は図15に示
してある。この場合1%の歪みに対して比抵抗は1.8で
あり実施例6よりは感度が高い。歪み5%印加時の抵抗
減衰は図16に示されているように、今度は初期に増加が
見られる。一方、温度と抵抗の関係は図17に示されてい
るとおりで、0℃から60℃迄温度上昇に伴って抵抗値が
32%も増加する。この抵抗変化は0.4%の歪み変化の場
合と同等である。したがって、この系はタイプIIdに相
当するが感度が抵抗値の温度変化に比してやや低い点を
除けば使用できる。
Example 6 To 60 parts by weight of an amorphous polyester resin (manufactured by Toyobo, Byron 300), 500 parts of tetralin was added and dissolved, and 40 parts of graphite (CP manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.) was dispersed therein, 120 μm PET
The film was coated using a coater. The film thickness was about 50 μm. The coated film with the substrate was cut to prepare a sample in the same manner as in the previous example, and the same measurement as in Example 3 was performed. The relationship between resistance and strain of this system is shown in FIG. In this case, the specific resistance is 1.8 with respect to the strain of 1%, and the sensitivity is higher than that of the sixth embodiment. As shown in FIG. 16, the resistance decay when a strain of 5% is applied is initially increased this time. On the other hand, the relationship between temperature and resistance is as shown in Fig. 17, and the resistance value changes from 0 ℃ to 60 ℃ as the temperature rises.
It will increase by 32%. This resistance change is equivalent to a 0.4% strain change. Therefore, this system can be used except that its sensitivity is equivalent to Type II d , but its sensitivity is slightly lower than the change in resistance with temperature.

【0038】実施例7 これは、実施例5又は6と同類ではあるが別の会社の非
晶性ポリエステルを再度試みた。76重量部の非晶性ポリ
エステル(荒川化学工業製、アラキード7037)に対して50
重量部のテトラリンを加えて溶解し、これに24重量部の
黒鉛(日本黒鉛製CP)を分散させ120μmのPETフィルムに
コーターを用いてコーティングした。膜厚は約50μmで
あった。この基板付のコート膜をカットして、前実施例
と同様に試料を作成し、実施例3と同様の測定を行っ
た。この系の抵抗値と歪みの関係は図18に示してある。
図18から歪み量1%における比抵抗は約1.2であり、実施
例5又は6に比して高感度とは言えない。次に、歪み5
%を保持し、抵抗値の減衰を求め図19に示した。また、
この系の温度と抵抗の関係を図20に示した。この系にお
いては図19に見られるように抵抗値の減衰は極めて少な
い。図20より温度が0℃から60℃迄上昇すると抵抗値は
6.7%増加する。この変化は約0.3%の歪みを与えたこと
に相当し、このままの状態では実用上いささか問題があ
る。この系はタイプIIdに相当する。しかし、この系に
おいても前述の3リード方式を用いれば、0℃から60℃
の温度範囲で実用可能となる。
Example 7 This was retried with an amorphous polyester of the same kind as Example 5 or 6 but from another company. 50 against 76 parts by weight of amorphous polyester (Arakawa 7037 manufactured by Arakawa Chemical Industry)
Tetralin (part by weight) was added and dissolved, and then 24 parts by weight of graphite (CP manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.) was dispersed therein, and a PET film of 120 μm was coated with a coater. The film thickness was about 50 μm. The coated film with the substrate was cut to prepare a sample in the same manner as in the previous example, and the same measurement as in Example 3 was performed. The relationship between resistance and strain of this system is shown in FIG.
From FIG. 18, the specific resistance at a strain amount of 1% is about 1.2, and it cannot be said that the sensitivity is high as compared with Example 5 or 6. Next, distortion 5
% Was held and the resistance value decay was determined and shown in FIG. Also,
The relationship between temperature and resistance of this system is shown in FIG. In this system, as shown in Fig. 19, the attenuation of the resistance value is extremely small. From Fig. 20, when the temperature rises from 0 ℃ to 60 ℃, the resistance value becomes
Increase by 6.7%. This change corresponds to a strain of about 0.3%, and there is a slight problem in practical use in this state. This system corresponds to type II d . However, even in this system, if the above-mentioned three-lead method is used, 0 ° C to 60 ° C
It becomes practical in the temperature range of.

【0039】実施例8 今度は、スチレン-水添ブタジエン-スチレンブロック共
重合体についての例である。60重量部のスチレン-ブテ
ン-1共重合体(クラレ製、セプトン8006、スチレン33wt
%)を500部のテトラリンに溶解し、これに40部の黒鉛
(日本黒鉛製CP)を混合して分散させた。これを120μmの
PETフィルムにコーターを用いてコーティングした。膜
厚は約50μmであった。この基板付のコート膜をカット
して、前実施例と同様に試料を作成し、実施例3と同様
の測定を行った。この系の歪み−抵抗値の関係を図21に
示した。1%の歪み量に対し比抵抗は1.8となり、感度が
高い。この系に5%歪み量を印加して、系を保持したと
きの抵抗値の経時変化を図22に示した。この図より抵抗
減衰が極めて少ないことが解る。またこの系の抵抗値と
温度の関係を図23に示した。この系の0℃から78℃迄の
温度範囲内での抵抗値の変動は1.4%である。この抵抗
変化は0.014%の歪み印加に相当し、歪み測定時に於け
る温度効果は温度範囲が0℃から78℃の範囲であれば実
用上問題ない。したがって、この系は、0℃から78℃迄
の温度範囲内では、タイプIIIに相当する優れたもので
ある。
Example 8 This time is an example for a styrene-hydrogenated butadiene-styrene block copolymer. 60 parts by weight of styrene-butene-1 copolymer (Kuraray, Septon 8006, styrene 33 wt.
%) Dissolved in 500 parts tetralin, and 40 parts graphite
(CP from Nippon Graphite Co., Ltd.) was mixed and dispersed. 120 μm of this
The PET film was coated using a coater. The film thickness was about 50 μm. The coated film with the substrate was cut to prepare a sample in the same manner as in the previous example, and the same measurement as in Example 3 was performed. The strain-resistance value relationship of this system is shown in FIG. With a strain amount of 1%, the specific resistance is 1.8 and the sensitivity is high. FIG. 22 shows the change with time in resistance value when a 5% strain amount was applied to this system and the system was held. From this figure, it can be seen that the resistance attenuation is extremely small. The relationship between the resistance value and temperature of this system is shown in FIG. The variation of the resistance value of this system in the temperature range from 0 ° C to 78 ° C is 1.4%. This resistance change corresponds to 0.014% strain application, and the temperature effect at the time of strain measurement has no practical problem if the temperature range is from 0 ° C to 78 ° C. Therefore, in the temperature range of 0 ° C. to 78 ° C., this system is a superior type III.

【0040】実施例9 前実施例と同様にスチレン共重合体を用いて歪みセンサ
ーを作成した。76重量部のスチレン-水添イソプレン-ス
チレンブロック共重合体(クラレ製、ハイブラー7125)を
500部のテトラリンに溶解し、これに24部の黒鉛(日本黒
鉛製CP)を混合して分散させた。これを120μmのPETフィ
ルムにコーターを用いてコーティングした。膜厚は約50
μmであった。この基板付のコート膜をカットして、前
実施例と同様に試料を作成し、実施例3と同様の測定を
行った。抵抗値と歪みの関係は図24に示してある。図24
より1%の歪みに対応する比抵抗は5.3であり極めて高感
度であることが解る。この系に5%の歪みを与えて保持
したときの抵抗値の経時変化を図25に示した。図25より
抵抗減衰は全く見られない。抵抗値と温度の関係を図26
に示した。図26より0℃から80℃の温度範囲での抵抗変
化は8.2%であることが解る。この抵抗変化量は0.019%
の歪み印加に相当する。したがって、この系は0℃から
80℃の温度範囲での実用に何ら問題ない。この温度範囲
では、この系はタイプIIIに分類することができる優れ
た性質を有する。
Example 9 A strain sensor was prepared by using a styrene copolymer as in the previous example. 76 parts by weight of styrene-hydrogenated isoprene-styrene block copolymer (Kuraray, Hybler 7125)
It was dissolved in 500 parts of tetralin, and 24 parts of graphite (CP manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.) was mixed and dispersed therein. This was coated on a 120 μm PET film using a coater. Film thickness is about 50
It was μm. The coated film with the substrate was cut to prepare a sample in the same manner as in the previous example, and the same measurement as in Example 3 was performed. The relationship between resistance and strain is shown in FIG. Figure 24
It can be seen that the specific resistance corresponding to a strain of 1% is 5.3 and that the sensitivity is extremely high. FIG. 25 shows the change over time in the resistance value when the strain of 5% was applied to this system and held. From Fig. 25, no resistance decay is observed. Figure 26 shows the relationship between resistance and temperature.
It was shown to. From FIG. 26, it can be seen that the resistance change in the temperature range of 0 ° C. to 80 ° C. is 8.2%. This resistance change is 0.019%
Corresponds to the application of strain. Therefore, this system
There is no problem in practical use in the temperature range of 80 ° C. In this temperature range, this system has excellent properties that can be classified as type III.

【0041】[0041]

【発明の効果】従来の導電性粒子−高分子系歪みセンサ
ーにおいては、歪みに対して高感度ではあるが、一定量
の歪みを保持し続けた場合、抵抗値の減衰の問題が未解
決であった。また提案された系では高温度になると抵抗
値が著しく上昇し、使用できる温度範囲が極めて狭かっ
た。また前技術(特開平11-241903号)には、減衰がな
く、温度係数の低い系も開示されていたが、この場合は
感度が十分ではなかった。
In the conventional conductive particle-polymer strain sensor, the strain sensor has high sensitivity to strain, but when a certain amount of strain is continuously held, the problem of resistance attenuation remains unsolved. there were. Moreover, in the proposed system, the resistance value remarkably increased at high temperature, and the usable temperature range was extremely narrow. The prior art (JP-A-11-241903) also disclosed a system having no attenuation and a low temperature coefficient, but in this case, the sensitivity was not sufficient.

【0042】本発明によって、センサーが高感度であ
り、一定歪み印加の下での抵抗減衰がなく、しかも、温
度の影響を事実上無視できる優れた歪みセンサーが得ら
れたのである。
According to the present invention, an excellent strain sensor having a high sensitivity, having no resistance attenuation under a constant strain application, and having an effect of temperature negligible can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】歪み−抵抗特性測定のための試料の形態図であ
る。
FIG. 1 is a morphological view of a sample for measuring strain-resistance characteristics.

【図2】黒鉛−マレイン酸変性エチレン-プロピレン共
重合体系における比抵抗(R/Ro)と歪みの関係のグラフで
ある。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between specific resistance (R / R o ) and strain in a graphite-maleic acid-modified ethylene-propylene copolymer system.

【図3】黒鉛−マレイン酸変性エチレン-プロピレン共
重合体系における抵抗値と温度の関係のグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between resistance and temperature in a graphite-maleic acid-modified ethylene-propylene copolymer system.

【図4】黒鉛−マレイン酸変性エチレン-プロピレン共
重合体系における比抵抗(R/Ro)と歪みの関係のグラフで
ある。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between specific resistance (R / R o ) and strain in a graphite-maleic acid-modified ethylene-propylene copolymer system.

【図5】黒鉛−スチレン-水添ブタジエンゴム系におけ
る抵抗値と温度の関係のグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between resistance and temperature in a graphite-styrene-hydrogenated butadiene rubber system.

【図6】黒鉛−エチレン-エチルアクリレート共重合体
系における比抵抗(R/Ro)と歪みの関係(試料は熱熔融-ホ
ットプレス法で作成)のグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between specific resistance (R / R o ) and strain in a graphite-ethylene-ethyl acrylate copolymer system (samples were prepared by a hot melt-hot press method).

【図7】5%歪み印加時の黒鉛−エチレン-エチルアク
リレート共重合体系における比抵抗の経時変化を示すグ
ラフである。
FIG. 7 is a graph showing changes with time in specific resistance in a graphite-ethylene-ethyl acrylate copolymer system when 5% strain is applied.

【図8】黒鉛−エチレン-エチルアクリレート共重合体
系における抵抗値と温度の関係の図グラフである。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between resistance and temperature in a graphite-ethylene-ethyl acrylate copolymer system.

【図9】黒鉛−エチレン-エチルアクリレート共重合体
系における比抵抗(R/Ro)と歪みの関係(試料はコーティ
ング法で作成)のグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between specific resistance (R / R o ) and strain in a graphite-ethylene-ethyl acrylate copolymer system (sample was prepared by a coating method).

【図10】5%歪み印加時の黒鉛−エチレン-エチルアク
リレート共重合体系における比抵抗の経時変化のグラフ
である。
FIG. 10 is a graph showing changes with time in specific resistance in a graphite-ethylene-ethyl acrylate copolymer system when a 5% strain is applied.

【図11】黒鉛−エチレン-エチルアクリレート共重合体
系における抵抗値と温度の関係のグラフである。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between resistance and temperature in a graphite-ethylene-ethyl acrylate copolymer system.

【図12】黒鉛−非晶性ポリエステル樹脂系における比抵
抗(R/Ro)と歪みの関係のグラフである。。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between specific resistance (R / R o ) and strain in a graphite-amorphous polyester resin system. .

【図13】5%歪み印加時の黒鉛−非晶性ポリエステル樹
脂系における比抵抗の経時変化のグラフである。
FIG. 13 is a graph showing changes with time in specific resistance in a graphite-amorphous polyester resin system when a 5% strain is applied.

【図14】黒鉛−非晶性ポリエステル樹脂系における抵抗
値と温度の関係のグラフである。
FIG. 14 is a graph showing the relationship between resistance and temperature in a graphite-amorphous polyester resin system.

【図15】黒鉛−非晶性ポリエステル樹脂系における比抵
抗(R/Ro)と歪みの関係のグラフである。
FIG. 15 is a graph showing the relationship between specific resistance (R / R o ) and strain in a graphite-amorphous polyester resin system.

【図16】5%歪み印加時の黒鉛−非晶性ポリエステル樹
脂系における比抵抗の経時変化のグラフである。
FIG. 16 is a graph showing changes in specific resistance with time in a graphite-amorphous polyester resin system when a 5% strain is applied.

【図17】黒鉛−非晶性ポリエステル樹脂系における抵抗
値と温度の関係のグラフである。
FIG. 17 is a graph showing the relationship between resistance and temperature in a graphite-amorphous polyester resin system.

【図18】黒鉛−非晶性ポリエステル樹脂系における比抵
抗(R/Ro)と歪みの関係のグラフである。
FIG. 18 is a graph showing the relationship between specific resistance (R / R o ) and strain in a graphite-amorphous polyester resin system.

【図19】5%歪み印加時の黒鉛−非晶性ポリエステル樹
脂系における比抵抗の経時変化のグラフである。
FIG. 19 is a graph showing changes with time in specific resistance of a graphite-amorphous polyester resin system when a 5% strain is applied.

【図20】黒鉛−非晶性ポリエステル樹脂系における抵抗
値と温度の関係のグラフである。
FIG. 20 is a graph showing the relationship between resistance and temperature in a graphite-amorphous polyester resin system.

【図21】黒鉛−スチレン-水添ブタジエン-スチレンブロ
ック共重合体における比抵抗(R/Ro)と歪みの関係のグラ
フである。。
FIG. 21 is a graph showing the relationship between specific resistance (R / R o ) and strain in a graphite-styrene-hydrogenated butadiene-styrene block copolymer. .

【図22】5%歪み印加時の黒鉛−スチレン-水添ブタジ
エン-スチレンブロック共重合体における比抵抗の経時
変化のグラフである。
FIG. 22 is a graph showing changes with time in specific resistance of a graphite-styrene-hydrogenated butadiene-styrene block copolymer when a 5% strain is applied.

【図23】黒鉛−スチレン-水添ブタジエン-スチレンブロ
ック共重合体における抵抗値と温度の関係のグラフであ
る。
FIG. 23 is a graph showing the relationship between resistance and temperature in a graphite-styrene-hydrogenated butadiene-styrene block copolymer.

【図24】黒鉛−スチレン-水添イソプレン-スチレンブロ
ック共重合体における比抵抗(R/Ro)と歪みの関係のグラ
フである。
FIG. 24 is a graph showing the relationship between specific resistance (R / R o ) and strain in a graphite-styrene-hydrogenated isoprene-styrene block copolymer.

【図25】5%歪み印加時の黒鉛−スチレン-水添イソプ
レン-スチレンブロック共重合体における比抵抗の経時
変化のグラフである。
[Fig. 25] Fig. 25 is a graph showing changes with time in specific resistance of a graphite-styrene-hydrogenated isoprene-styrene block copolymer when a 5% strain is applied.

【図26】黒鉛−スチレン-水添イソプレン-スチレンブロ
ック共重合体における抵抗値と温度の関係のグラフであ
る。
FIG. 26 is a graph showing the relationship between resistance and temperature in a graphite-styrene-hydrogenated isoprene-styrene block copolymer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 哲夫 静岡県浜松市大瀬町2478番地 中部加工株 式会社内 Fターム(参考) 2F063 AA25 BA14 CA29 DA02 DA05 EC01 EC04 EC21 EC26 4J002 BB071 BP011 BP031 CF271 DA026 DA036 DA066 DE186 DJ056 FA066 FA116 FB006 FD116 GQ00 GT00    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Tetsuo Fujita             2478 Ose-cho, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture Chubu Processing Co., Ltd.             Inside the company F term (reference) 2F063 AA25 BA14 CA29 DA02 DA05                       EC01 EC04 EC21 EC26                 4J002 BB071 BP011 BP031 CF271                       DA026 DA036 DA066 DE186                       DJ056 FA066 FA116 FB006                       FD116 GQ00 GT00

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導電性粒子が共重合体高分子中に分散さ
れ、該高分子中の共重合体の各成分が、それぞれ単独で
ホモポリマーを形成しているとき、その物性が互いに異
なる各成分を含む共重合体よりなる導電性粒子−高分子
系による歪みセンサー。
1. When the conductive particles are dispersed in a copolymer polymer and each component of the copolymer in the polymer alone forms a homopolymer, each component has different physical properties. Sensor made of a conductive particle-polymer system composed of a copolymer containing a.
【請求項2】 共重合体は熱可塑性エラストマーである
請求項1記載の導電性粒子−高分子系による歪みセンサ
ー。
2. The strain sensor according to claim 1, wherein the copolymer is a thermoplastic elastomer.
【請求項3】 共重合体はエチレン-アクリレート系共
重合体である請求項1記載の導電性粒子−高分子系によ
る歪みセンサー。
3. The strain sensor according to claim 1, wherein the copolymer is an ethylene-acrylate copolymer.
【請求項4】 共重合体は2成分以上のブロック共重合
体である請求項1又は2記載の導電性粒子−高分子系に
よる歪みセンサー。
4. The conductive particle-polymer strain sensor according to claim 1, wherein the copolymer is a block copolymer having two or more components.
【請求項5】 共重合体はスチレン-ジエン系ブロック
共重合体である請求項4記載の導電性粒子−高分子系に
よる歪みセンサー。
5. The conductive sensor-polymer strain sensor according to claim 4, wherein the copolymer is a styrene-diene block copolymer.
【請求項6】 共重合体は水素添加されたスチレン-ジ
エン系共重合体である請求項5記載の導電性粒子−高分
子系による歪みセンサー。
6. The strain sensor according to claim 5, wherein the copolymer is a hydrogenated styrene-diene copolymer.
【請求項7】 共重合体はスチレン-ブタジエン系ブロ
ック共重合体である請求項5又は6記載の導電性粒子−
高分子系による歪みセンサー。
7. The conductive particle according to claim 5, wherein the copolymer is a styrene-butadiene block copolymer.
A strain sensor based on a polymer.
【請求項8】 共重合体はスチレン-イソプレン系ブロ
ック共重合体である請求項5又は6記載の導電性粒子−
高分子系による歪みセンサー。
8. The conductive particle according to claim 5, wherein the copolymer is a styrene-isoprene block copolymer.
A strain sensor based on a polymer.
【請求項9】 導電性粒子が高分子中に分散され、該高
分子成分が物性の偏在化された変性ホモポリマー又は化
学修飾されたホモポリマーよりなる導電性粒子−高分子
系による歪みセンサー。
9. A strain sensor based on a conductive particle-polymer system, wherein conductive particles are dispersed in a polymer, and the polymer component is composed of a modified homopolymer having unevenly distributed physical properties or a chemically modified homopolymer.
【請求項10】 ホモポリマーは変性ポリエステル樹脂
である請求項9記載の導電性粒子−高分子系による歪み
センサー。
10. The strain sensor according to claim 9, wherein the homopolymer is a modified polyester resin.
【請求項11】 ホモポリマーは非晶性ポリエステル樹
脂である請求項9記載の導電性粒子−高分子系による歪
みセンサー。
11. The conductive sensor-polymer strain sensor according to claim 9, wherein the homopolymer is an amorphous polyester resin.
JP2002048855A 2002-02-25 2002-02-25 Strain sensor by conductive particle-polymer Pending JP2003247802A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002048855A JP2003247802A (en) 2002-02-25 2002-02-25 Strain sensor by conductive particle-polymer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002048855A JP2003247802A (en) 2002-02-25 2002-02-25 Strain sensor by conductive particle-polymer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003247802A true JP2003247802A (en) 2003-09-05

Family

ID=28661517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002048855A Pending JP2003247802A (en) 2002-02-25 2002-02-25 Strain sensor by conductive particle-polymer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003247802A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004008432A1 (en) * 2004-02-19 2005-09-15 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Strain gauge for recording expansions or compressions on deformation elements
JP2005337819A (en) * 2004-05-25 2005-12-08 Japan Fine Ceramics Center Strain sensor, its manufacturing method, and strain detection method
JP2007533109A (en) * 2004-04-15 2007-11-15 テクストロニクス, インク. Electrically conductive elastomer, method of manufacturing the same and article containing
KR100839226B1 (en) * 2006-04-06 2008-06-17 주식회사 지오모바일 Method for measuring crack using sensor including carbon nanotubes, and method for measuring corrosion using the sensor
JP2012052864A (en) * 2010-08-31 2012-03-15 Chiba Univ High-sensitivity distortion sensor with metal surface treatment applied nano filler
CN108871180A (en) * 2018-05-12 2018-11-23 哈尔滨工业大学 A kind of unidirectional responsive type cement base strain transducer

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004008432A1 (en) * 2004-02-19 2005-09-15 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Strain gauge for recording expansions or compressions on deformation elements
DE102004008432B4 (en) * 2004-02-19 2015-05-28 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Strain gauges for detecting strains or compressions on deformation bodies
JP2007533109A (en) * 2004-04-15 2007-11-15 テクストロニクス, インク. Electrically conductive elastomer, method of manufacturing the same and article containing
JP2005337819A (en) * 2004-05-25 2005-12-08 Japan Fine Ceramics Center Strain sensor, its manufacturing method, and strain detection method
JP4518838B2 (en) * 2004-05-25 2010-08-04 財団法人ファインセラミックスセンター Strain sensor, its manufacturing method and strain detection method
KR100839226B1 (en) * 2006-04-06 2008-06-17 주식회사 지오모바일 Method for measuring crack using sensor including carbon nanotubes, and method for measuring corrosion using the sensor
JP2012052864A (en) * 2010-08-31 2012-03-15 Chiba Univ High-sensitivity distortion sensor with metal surface treatment applied nano filler
CN108871180A (en) * 2018-05-12 2018-11-23 哈尔滨工业大学 A kind of unidirectional responsive type cement base strain transducer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kumar et al. All‐printed, stretchable Zn‐Ag2O rechargeable battery via hyperelastic binder for self‐powering wearable electronics
EP1913611B1 (en) Interdigital force switches and sensors
US20090272197A1 (en) Torsion and/or Tension And/or Pressure Textile Sensor
EP0649518B1 (en) Stannous oxide force transducer and composition
JPH11241903A (en) Strain sensor by conductive particle-polymer system
JP4824831B2 (en) Pressure sensor
EP1623198A2 (en) High temperature pressure sensitive devices and methods thereof
US9177702B2 (en) PTC composition and resistive device and LED illumination apparatus using the same
JP2003247802A (en) Strain sensor by conductive particle-polymer
US20110250393A1 (en) Self-assembled films and processes thereof
Del Castillo-Castro et al. Electrical, mechanical and piezo-resistive behavior of a polyaniline/poly (n-butyl methacrylate) composite
Wang Piezoresistive sensor based on conductive polymer composite with transverse electrodes
Wang et al. Temperature/light sensing using carbon fiber polymer-matrix composite
Kinkeldei et al. The influence of bending on the performance of flexible carbon black/polymer composite gas sensors
Feng et al. Effects of strain and temperature on the electrical properties of carbon black‐filled alternating copolymer of ethylene‐tetrafluoroethylene composites
KR20150033517A (en) Weak acidic solution leak detection apparatus
JP2008256399A (en) Pressure-sensitive resistor element
EP3162555A1 (en) Pressure-responsive laminate, coating layer and pressure responsiveness-imparting material
Radhakrishnan et al. Role of non-linear processes in conducting polymer blends for piezo-sensors: Part 2: Studies on polyaniline/SBS blends
Tsao et al. Flexible Temperature Sensor Array Using Electro-Resistive Polymer Forhumanoid Artificial Skin
Kishimoto et al. Effect of varying the ratio of matrix/dispersoid particle size on the piezoresistivity of alumina/carbon-black composite ceramics
US10573976B2 (en) Adhesive with tailorable electrical conductivity for monitoring mechanical properties of adhesive joint within polymeric composites
JP3907431B2 (en) Resistor for pressure sensor and pressure sensor using the same
Cheng et al. Design and fabrication of an artificial skin using PI-copper films
Mansour Effect of extensional cyclic strain on the mechanical and physico-mechanical properties of PVC-NBR/graphite composites

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041216

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070104

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070904

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071102

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090303

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090630