JP2007173226A - ゴム材料およびゴム材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気配線として使用するにあたって十分な導電性を有しているとともに、伸縮性を有するゴム材料を提供することを目的とする。さらに、そのようなゴム材料を効率的に製造するための製造方法を提供する。
【解決手段】ゴムを主成分とした伸縮性を有する基材１に、導電性粒子を互いに接触させて形成した導電部３を設けたゴム材料。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゴム材料およびゴム材料の製造方法に関する。より詳細には、本発明は、電子機器等に使用可能な導電性を有するゴム材料およびゴム材料の製造方法に関する。

エレクトロニクス分野では、多数の電子部品を電子機器内に効率的に配置する必要があることから、これら電子部品の実装には基板を折り曲げたり折り畳んだりすることが可能な可撓性のあるフレキシブル配線基板が使用されることがある。また、ロボット、ノートパソコン、携帯電話等の可動部を有する電子機器において、当該可動部に亘って電気配線を配設するという目的においてもフレキシブル配線基板が使用されることがある。このような従来公知のフレキシブル配線基板には、例えば、特許文献１に記載されたものがある。

また、可撓性を有する導電材料としては、ゴムにカーボンブラック、金属微粒子等の導電性フィラーを添加した導電性ゴムがある。導電性ゴムは、コネクタ、電線、ケーブル材料、被覆材料等に使用される。このような従来公知の導電性ゴムには、例えば、特許文献２に記載されたものがある。

特開平５−２６７３９６号公報 特開平５−１１７４５９号公報

特許文献１に記載されるフレキシブル配線基板は、フレキシブルな絶縁性フィルムの表面上に銅の配線パターンを形成し、これをシリコーンゴム製のカバーで被覆して構成したものである。このようなフレキシブル配線基板は、基板自体が可撓性を備えており、また配線パターンに銅を使用しているため、曲げ応力に対して比較的容易に屈曲することができる。しかし、配線パターンの銅は引張応力や圧縮応力に対しては追随することができないため、フレキシブル配線基板は伸縮性に乏しいという問題があった。

特許文献２に記載される導電性ゴムは、エチレンプロピレン系ゴムにカーボンブラックを混練し、これを硬化させて成形したものである。この導電性ゴムは、エチレンプロピレン系ゴム中にカーボンブラックを分散させたものであるため、ゴムとしての伸縮性は備えている。しかし、導電性ゴム中のカーボンブラックは全ての粒子が互いに連続的に接触しているのではなく、接触のない箇所では導通しない。このため、導電性ゴムの導電性は十分ではない。また、ゴムに対するカーボンブラックの含有量を多くすると、ゴムとしての柔軟性や伸縮性が損なわれ脆くなってしまうという問題がある。従って、導電性を向上させるためにカーボンブラックの添加量を増やすことにも限度があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、電気配線として使用するにあたって十分な導電性を有しているとともに、伸縮性を有するゴム材料を提供することを目的とする。さらに、そのようなゴム材料を効率的に製造するための製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るゴム材料の特徴構成は、ゴムを主成分とした伸縮性を有する基材に、導電性粒子を互いに接触させて形成した導電部を設けた点にある。

本構成のゴム材料では、導電部を形成している導電性粒子が互いに接触状態にあり、ゴム材料を一定量変形させたときもこの接触状態は維持され、導電性を有することができる。すなわち、ゴム材料を構成する基材および導電部が、曲げ応力を受けて屈曲する場合のみならず、圧縮応力・引張応力を受けて伸縮する場合においても、導電性粒子が接触状態を維持したまま曲げ方向または伸縮方向に変位することができる。
また、ゴム材料を許容量を越えて伸長させた場合に、導電性粒子同士が離間したとしても、再び、ゴム材料を元に戻せば、導電性粒子は互いに接触し、導電性を確保することができる。

本発明のゴム材料において、前記導電部を包持する包持部を設けることが好ましい。

本構成のゴム材料では、導電部を包持することによって導電部が基材の伸縮に追随するため、導電部が破断し、断線することを防止することができる。

本発明のゴム材料において、前記包持部は、前記導電部を被覆材で被覆して設けてあることが好ましい。

本構成のゴム材料では、被覆材で被覆することにより導電部を包持しているため、被覆材の材質、形状等を適宜選択することにより、任意の包持力を付与することができる。

本発明のゴム材料において、前記導電性粒子は、フレーク状粒子及び針状粒子のうち少なくともいずれか一方の粒子を主成分として有することが好ましい。

本構成のゴム材料では、導電性粒子同士の接触面積を大きくすることができ、伸長しても導電性粒子同士の接触が断たれることが少ないため、十分な導電性を確保することができる。

本発明のゴム材料において、前記ゴムは、シリコーンゴムであることが好ましい。

本構成のゴム材料では、ゴムとしてシリコーンゴムを使用することにより、ゴム材料に十分な柔軟性を付与することができる。また、シリコーンゴムは十分な強度を有するため、他のゴムのようにカーボンブラックを添加して補強する必要がない。このため、導電部以外を絶縁性にすることができるので、電気回路の短絡を防止することができる。さらに、カーボンブラックを添加しないことからシリコーンゴムを薄白色にすることができる。このため、例えば、顔料を混合することにより色彩を容易に付けることができ、装飾性・デザイン性に優れている。

本発明のゴム材料において、前記導電部は、前記導電性粒子と接触するセンサ手段を備えることが好ましい。

本構成のゴム材料では、導電部が備えるセンサ手段により、当該センサ手段の種類に応じた各種の検出を行うことができる。また、このようなセンサ手段は、ゴムを介することで外部刺激に直接曝されることはないが、ゴムの柔軟性のおかげで外部刺激を十分に感知することができる。

本発明のゴム材料において、前記センサ手段は、圧電センサであることが好ましい。

本構成のゴム材料では、センサ手段を圧電センサとすることで、柔軟性のあるゴムを介して、ゴム材料にかかる圧力を確実に感知することができる。

本発明に係る伸縮性を有するゴム材料の製造方法の特徴構成は、ゴムを主成分とした伸縮性を有する基材に、導電性粒子を含む導電ペーストを当該導電性粒子が互いに接触するように配して導電部を形成する工程を包含する点にある。

本構成のゴム材料の製造方法では、ゴムを主成分とした伸縮性を有する基材に導電部を形成する際に、導電性粒子を含む導電ペーストを使用し、当該導電性粒子が互いに接触するように配している。そして、この導電性粒子の接触状態は、ゴム材料を変形させたときも維持されるものである。従って、本構成のゴム材料の製造方法で製造したゴム材料は、曲げ応力・圧縮応力・引張応力等を受けても導電性を有することができる。

本発明のゴム材料の製造方法において、前記導電部を形成した後、被覆材を前記導電部に被覆することが好ましい。

本構成のゴム材料の製造方法では、被覆材で導電部を被覆することにより、容易に導電部を包持することができる。これにより、基材の伸縮に追随できるため、ゴム材料の伸長によって導電部が破断し、断線することを防止することができる。
また、被覆材の材質、形状等を適宜選択することにより、任意の包持力を付与することができる。

以下、本発明のゴム材料およびゴム材料の製造方法に関する実施形態について説明する。なお、本発明は以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されるものではなく、本発明の目的を達成し得る態様であれば、当業者が実施し得る範囲においてあらゆる変更、改変が可能である。

〔ゴム材料〕
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるゴム材料１００を示す一部切欠斜視図である。このゴム材料１００は、基材としての第１ゴムシート１上に、導電部としての配線パターン３が配されており、さらにその上から被覆材としての第２ゴムシート２が積層された構成となっている。第２ゴムシート２は、第１ゴムシート１及び配線パターン３と密着させて固定してあり、配線パターン３を第２ゴムシート２で包持させることにより、配線パターン３がゴム材料１００の伸縮に追随できるようにしてある。したがって、本実施形態においては、配線パターン３を第２ゴムシート２で被覆することによって本発明の「包持部」が構成される。

第１ゴムシート１および第２ゴムシート２は、伸縮性のあるゴムをシート状に成形したものである。ただし、シートの形状は図１に示したような方形に限られず、使用目的やデザイン等に応じて任意の形状とすることができる。また、シート状ではなく、例えば、ある程度の厚みを有するブロック状のゴム体とすることも可能である。

第１ゴムシート１および第２ゴムシート２に使用するゴムは、特に限定はされないが、本実施形態においてはシリコーンゴムを採用している。シリコーンゴムは柔軟性および強度に優れており、曲げ応力だけでなく、引張応力・圧縮応力に対しても良好な追従性を示す。また、シリコーンゴムは、絶縁性・耐寒性・耐熱性・耐油性にも優れている。従って、シリコーンゴムは、例えば、後述するロボット等の可動部を有する電子機器における配線基板材料として好適に使用することができる。また、ゴム材料１００は、シリコーンゴムからなる第１ゴムシート１および第２ゴムシート２によって配線パターン３を包持した構成であり、ゴムにカーボンブラック等の添加剤も添加されていないので、外界からの絶縁性は良好である。

また、シリコーンゴムが呈する色彩は、上記のとおりカーボンブラックを添加していないことから薄白色である。従って、シリコーンゴムに顔料を添加すれば、第１ゴムシート１および第２ゴムシート２に自由に模様や色彩を付けることができる。このように、シリコーンゴムは、装飾性・デザイン性の点においても優れている。

本実施形態では、第１ゴムシート１および第２ゴムシート２について同じ種類のゴム（シリコーンゴム）を使用しているが、ゴムの種類が異なっていても構わない。第１ゴムシート１および第２ゴムシート２の材質は、コスト、使用目的等に応じて、任意に変更することが可能である。

本実施形態においては、被覆材として第２ゴムシート２を設けているが、必ずしも設ける必要はない。被覆材を設ける場合にも第１ゴムシート１と同形状の第２ゴムシート２に限定されるものではなく、例えば、配線パターン３のみを被覆するように設けてもよい。また、被覆材はゴムに限定されるものではなく、エラストマー等、他の材質でもよい。例えば、被覆材として第１ゴムシート１よりも伸縮率の小さいものを選択すれば、被覆材の材質の種類に応じてゴム材料１００の伸縮率を調整することができる。

配線パターン３は、導電性粒子を含有する導電ペーストによって描画された電気回路である。本実施形態では、導電ペーストとして、導電性粒子としての銀粒子５をバインダ６に添加・混練して調製した銀ペースト４を使用している。銀はすべての金属の中で最も導電率が高いため、配線材料として好適である。ただし、使用目的や使用環境等に応じて、銀よりも耐食性が優れた金や白金等の貴金属や、銅、ニッケル等の金属、さらにはこれらの貴金属及び金属の少なくとも１種を構成元素として含む合金等を、導電性粒子の材料として採用することも可能である。導電性粒子としては、金属粒子に限らず、樹脂、炭素、セラミックス、金属等の粒子の表面をめっき等によって金属で被覆させたものを使用することもできる。また、導電性粒子を種類の異なる複数種類の粒子の混合物とすることも可能である。

銀粒子５の形状は、本実施形態では、平均粒径３〜１０μｍ、厚さ数百ｎｍのフレーク（鱗片）状の粒子を使用している。導電性粒子の形状は、球状、針状（楕円球状）、フレーク（鱗片）状、不定形状等、特に限定はされないが、針状やフレーク状の粒子の方が粒子同士の重なりが大きくなり、ゴム材料１００を伸縮させる場合にも粒子同士が離間し難くなるため好ましい。導電性粒子５の粒径は、特に限定はされないが、粒径が大きくなると、粒子間の隙間が大きくなり、ゴム材料１００の伸縮によって離間し易くなるため、平均粒径が３〜２０μｍ程度が好ましい。また、本実施形態では、導電性粒子として、フレーク状の銀粒子５のみを使用しているが、形状が異なる複数種類の粒子を混合して使用することができる。例えば、フレーク状粒子に球状粒子を混合すれば、フレーク状粒子同士の隙間に球状粒子を入り込ませて粒子間の接触面積を大きくすることができる。フレーク状粒子と球状粒子とを混合する場合には、体積比で９５：５〜７０：３０で混合することが好ましい。

配線パターン３における導電性粒子５の含有率は、当該導電性粒子５同士の確実な電気的接触を確保するため、１８ｖｏｌ％以上であることが好ましい。本実施形態においては、配線パターン３に銀粒子が約３５ｖｏｌ％（８５ｗｔ％）含有するように調整してある。

導電ペースト４のバインダ６には、特に限定はされないが、第１ゴムシート１と同じ成分を有するものを使用することが好ましい。従って、本実施形態の場合では、バインダ６としてシリコーンゴムが使用される。このように、バインダ６の成分を第１ゴムシート１の成分と同じものとすることで、導電ペースト４を硬化処理して形成した配線パターン３は第１ゴムシート１と同等の伸縮性を有することになり、ゴム材料１００の引張応力・圧縮応力に対する追従性がさらに向上する。また、同じ成分であれば、互いに対して相容性が良いので、第１ゴムシート１に対する導電ペースト４の接着性を良好に保つこともできる。

第１ゴムシート１に導電ペースト４によって配線パターン３を描画する前に、必要に応じて、第１ゴムシート１の表面にプライマ処理をしておくことも有効である。このプライマ処理は、例えば、導電ペースト４に含まれるバインダ６と相容性の良いバインダを、第１ゴムシート１の被描画面に塗布することにより行われる。本実施形態では、バインダ６としてシリコーンゴムを用いているので、プライマ処理に用いるバインダとしてはシリコーン系ゴムやシリコーン系樹脂が好ましい。このようなプライマ処理を行うと、第１ゴムシート１に対する導電ペースト４の接着性をさらに向上させることができるという利点がある。

図２は、第１ゴムシート１の上に描画された配線パターン３の断面方向視におけるミクロンオーダーの構造を示す模式図である。（ａ）はゴム材料１００に外部応力が付与されていない通常の状態を示している。（ｂ）はゴム材料１００に引張応力を付与した状態を示している。フレーク状の銀粒子５は、（ａ）に示されるように、配線パターン３を形成する際にバインダ６の中で互いに電気的に接触した状態（パーコレーション・ネットワーク）で存在している。この状態からゴム材料１００に対して、例えば、（ｂ）中の矢印で示すような引張応力を付与すると、ゴム材料１００は当該矢印方向に延伸される。そして、それに伴って銀粒子５も当該矢印方向に沿って変位する。しかし、このような引張応力下においても、バインダ６中の銀粒子５の接触状態は維持されている。これは、銀粒子５の含有量等の諸条件を適切に調整することにより（本実施形態では上述のように含有量を約３５ｖｏｌ％（８５ｗｔ％）としている）、ゴム材料１００に一定の引張応力を付与した場合のバインダ６中における銀粒子５の分散密度が一定以上になるようにしているからである。従って、延伸後のゴム材料１００の導電性は一定の範囲内に維持され、配線パターン３が破損（断線）することはない。このことは、ゴム材料１００が圧縮応力を受ける場合でも同様である。ちなみに、本実施形態のゴム材料１００の伸び率は１５０％以上を示し、実用上十分な伸縮特性を有するものとなっている。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態によるゴム材料２００を示す一部切欠斜視図である。このゴム材料２００は、例えば、ロボットの被覆材料として使用される人工皮膚に応用することができるものである。人工皮膚として使用するためには、表皮として機能するための柔軟性・伸縮性を持ち合わせた材料と、神経として機能するための外部刺激（例えば、圧力、温度等）を感知するセンサとを組み合わることが考えられる。本実施形態のゴム材料２００では、基材としてのシリコーンゴムからなる第１ゴムシート１と、被覆材としての第２ゴムシート２と、第１ゴムシート１上に配した導電部としての配線パターン３とを有しており、この点については上述した第１実施形態によるゴム材料１００と同様である。本実施形態のゴム材料２００が第１実施形態のゴム材料１００と異なるのは、人工皮膚としての機能を付与するべく、配線パターン３にセンサ手段としての圧電センサ７が備えられている点である。圧電センサ７は、例えば、圧電効果を示すポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）フィルムに、電極として銀をコーティングしたものとすることができる。この圧電センサ７の銀電極は、配線パターン３の銀粒子５と接触するように設けられているので、例えば、ゴム材料２００の第１ゴムシート１を押したり引っ張ったりする等により圧力が付与されると、当該圧力が第１ゴムシート１を介して圧電センサ７に伝達し、当該圧電センサ７から電気信号としての電流が発生する。この電気信号は、配線パターン３を通って図示しないロボットの制御部に入力され、受信した電気信号に応じて、制御部はロボットの各部に動作指令を送信する。このような圧電センサ７を備えたゴム材料２００を、可動部を有するロボットの被覆材料として使用すれば、触覚を備えた人工皮膚を実現することができる。

本実施形態のゴム材料２００をロボットの人工皮膚として使用することによる一つの利点は、ロボットの可動部が動作したときに当該可動部付近の人工皮膚が伸縮しても、配線パターン３が破損（断線）しないことである。すなわち、このゴム材料２００は、外力によって変形をする場合でも導電性を損なうことないため、電子機器・電装装置等の配線基板として好適である。また、本実施形態のゴム材料２００を、可動部を有するロボットの人工皮膚に適用すれば、引張応力を受け易い当該可動部付近の人工皮膚内にも配線パターンを配設することができるため、効率的な電気回路を構築することができる。

さらに、本実施形態の別の利点として、ゴム材料２００のゴムとして使用するシリコーンゴムにはカーボンブラックを添加しないことから薄白色にすることができることがある。このため、例えば、第１ゴムシート１を作製する際に肌色の顔料を混合して着色しておくことにより、外観を人間の皮膚に一層近づけることができる。

なお、センサ手段として、上記圧電センサ７以外のセンサを用いることも勿論可能である。例えば、センサ手段７として温度センサを使用すると、温感・冷感を有する人工皮膚を実現することができる。このような人工皮膚を備えたロボットは、例えば、介護訓練用ロボットや救助訓練用ロボットとして好適に使用することができる。

その他、本実施形態において使用可能なセンサ手段７として、水分センサ、焦電センサ、光センサ、蓄光センサ、音センサ、匂いセンサ、各種ガスセンサ、各種イオンセンサ等も挙げられる。これらのセンサ手段７を有するゴム材料も種々の用途に使用することができる。

例えば、自動車のハンドルにおいて、その表皮に水分透過性樹脂材料を使用し、当該樹脂材料の中に水分センサを設けたゴム材料を用いることが考えられる。この場合、ドライバが緊張状態になって手から発汗すると、汗が水分透過性樹脂材料を浸透し水分センサに到達する。そして、水分センサが感知した発汗信号は、自動車の各種安全装置を制御する車載コンピュータに送信され、適切な自動車の安全制御が行われる。

〔ゴム材料の製造方法〕
次に、本発明のゴム材料の製造方法について説明する。図４は、先に説明した第２実施形態のゴム材料２００の製造方法を説明するための模式図である。以下、それぞれの工程毎に説明する。

初めに、（ａ）に示すように、基材であるシリコーンゴムからなる第１ゴムシート１を準備する。第１ゴムシート１は、一般的な射出成形機等を使用して、例えば、シート状に射出成形した後、１６０℃で４分間処理することで得られる。

次に、必要に応じて、（ｂ）に示すように、成形した第１ゴムシート１の表面に対して洗浄等を行った後、プライマ処理を行う。このプライマ処理は、前述したバインダ６の塗布等であり、これにより被接着面の接着性が改善される。

次に、（ｃ）に示すように、プライマ処理をした第１ゴムシート１上に銀粒子５を含む銀ペースト４を用いて配線パターン３を描画する。この描画は、例えば、インクジェット機構やディスペンサ機構を備えた描画手段により行うことができる。このような描画手段は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）システムとともに利用することができるので、正確、迅速、且つ容易に任意の描画パターンを形成することができる。また、この描画は、スクリーン印刷（シルク印刷）機構やオフセット印刷機構を備えた描画手段によって行うこともできる。このような描画手段は、マスクにより形成できるパターンが決まるが、大量生産に適している。使用する導電ペーストの粘度は、特に限定されないが、使用する描画手段が備える機構の種類によって設定することが好ましい。例えば、インクジェット機構の場合には０．０１〜１Ｐａ・ｓ、ディスペンサ機構の場合には、１〜１００Ｐａ・ｓ、スクリーン印刷機構やオフセット印刷機構の場合には１００〜１０００Ｐａ・ｓの粘度ものを使用することが好ましい。導電ペーストの粘度はペーストの温度調整や、添加剤（希釈剤・増粘剤）の添加によって調整することができる。例えば、室温において、希釈剤を添加して銀粒子５の含有率を７５ｗｔ％にした銀ペースト４は、１〜３Ｐａ・ｓになる（描画・硬化後の銀粒子５の含有率は８５ｗｔ％になる。）。

また、圧電センサ７を設ける場合には、描画と同時に、第１ゴムシート１の上に配した導電ペーストと接触するように圧電センサ７が配置される。そして、導電ペーストを加熱処理することで硬化が行われる。この加熱処理は、圧電センサを構成するＰＶＤＦが破壊されない温度（例えば、１２０℃以下）で行われる。本実施形態では、１００℃で５時間加熱処理を行った。硬化後の配線パターン３中の銀粒子５は、上述したように、バインダ６中で互いに電気的に接触した状態（パーコレーション・ネットワーク）で存在しているため、十分な導電性を維持している。

最後に、（ｄ）に示すように、配線パターン３の上から第２ゴムシート２を被覆材として被覆することで配線パターン３を包持すると共に外界から絶縁する。第２ゴムシート２の積層工程は、一般的な射出成形法等で行うことができる。例えば、配線パターン３を描画した第１ゴムシート１を金型中にセットした後、液状シリコーンゴムを金型内に注入し、面圧１０ｋＰａを掛けながら、１２０℃で１０分間処理することによって、第１ゴムシート１と第２ゴムシート２とを一体化させることができる。また、接着剤を介して第１ゴムシート１と第２ゴムシート２と固定する場合には、第１ゴムシート１に予めシリコン系の接着剤等を塗布、乾燥させておくことによって接着させることができる。

このようにして製造されたゴム材料２００は、曲げ応力・圧縮応力・引張応力等を受けても導電性が損なわれることがないため、例えば、本構成のゴム材料を用いて可動部を有するロボットの被覆材料等を製造する場合、引張応力を受け易い当該可動部付近の被覆材料内にも配線パターンを配設することができ、効率的な電気回路を構築することができるという利点がある。

また、本発明のゴム材料の製造方法を用いれば、導電ペーストを用いて配線パターン３を描画するだけで、電気回路、センサ手段等を一括して作製することができるため、製造効率が向上するという利点もある。

次に、本発明のゴム材料の実施例を示し、本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
液状シリコーン（信越化学工業社製、密度１ｇ／ｃｍ³）中に、平均粒径３〜１０μｍのフレーク状の銀粒子５（密度１０．５ｇ／ｃｍ³）を、加熱硬化後の含有率が８５ｗｔ％になるように添加し、銀ペースト４を調製した。

第１ゴムシート１としてのシリコーンシートの上に、銀ペースト４を塗布し、１５０℃、１時間処理して加熱硬化させ、幅３ｍｍ×長さ２０ｍｍ×厚み０．０５ｍｍの配線パターン３を有するゴム材料を作製した。
作製したゴム材料を、（１）第２ゴムシート２を設けない場合、（２）第２ゴムシート２としてのシリコーンシートを粘着程度に重ね合わせた場合、（３）第２ゴムシート２としてのシリコーンシートを接着剤を介して接着させた場合、のそれぞれの場合について、０．５ｍｍ／ｍｉｎの試験速度で引張試験を行った。

その結果、（１）第２ゴムシート２を被覆材として設けない場合には、伸長率８０〜１００％でマイクロクラックが発生した。（２）第２ゴムシート２を粘着程度に重ね合わせた場合には、伸長率１５０〜２００％でマイクロクラックが発生した。第２ゴムシート２を第１ゴムシート１と接着させた場合には、伸長率３００％（材料破壊レベル）でも一切亀裂発生は見られなかった。なお、マイクロクラックとは、配線に発生する細かな亀裂のことである。これによって直ちに断線するものではないが、伸縮を繰り返すことによってマイクロクラックから亀裂に進展し、断線にいたるおそれがあるため、マイクロクラックの発生を評価の指標とした。

このように、第２ゴムシート２を被覆材として設けず、導電部３を包持しない場合でも、用途によって十分に実用に供するレベルであるが、導電部３をより強固に包持させることにより、使用可能な伸長率は向上することが分かった。

（実施例２）
液状シリコーン（信越化学工業社製、密度１ｇ／ｃｍ³)中に、平均粒径３〜１０μｍのフレーク状の銀粒子５（密度１０．５ｇ／ｃｍ³）を、加熱硬化後の含有率がそれぞれ６５、７０、７５、８０、８５、９０ｗｔ％になるように添加し、銀ペースト４を調製した。

第１ゴムシート１としてのシリコーンシートの上に、含有率を変えて調製した銀ペースト４をそれぞれ塗布し、１５０℃、１時間処理し、加熱硬化させ、それぞれ幅３ｍｍ×長さ２０ｍｍ×厚み０．０５ｍｍの配線パターン３を有するゴム材料を作製した。
作製したゴム材料の電気抵抗率を４探針法で測定した後、ゴム材料に、チャック用電極および第２ゴムシート２としてのシリコーンシートを接着剤を介して接着させた表面コーティング層（被覆材）を形成し、引張試験に供した。なお、加熱硬化後の含有率が９０ｗｔ％（４６ｖｏｌ％）になるように調製した銀ペースト４を塗布したものでは、印刷性が悪く，引張試験に供することができるようなものは作製できなかった。
引張試験は０．５ｍｍ／ｍｉｎの試験速度で行い、試験中の電気抵抗変化を２端子法で測定した。引張試験中の試料の電気抵抗率は、電極部の接触抵抗を一定と仮定し、引張試験前の電気抵抗値からの抵抗増加率を用いて見積もった。

その結果、表１に示すように、銀粒子の加熱硬化後の添加率が７０ｗｔ％（１８ｖｏｌ％）以上となるようにすれば、絶縁になるまでに８０％以上伸長できることが分かった。

また、電気抵抗率のレベルを皮膚センサに使用可能な１×１０^-1Ωｃｍ以下とする場合には、表２に示すように、銀粒子の加熱硬化後の添加率が７５ｗｔ％（２２ｖｏｌ％）以上となるようにすれば、１５０％以上伸長できることが分かった。

したがって、本実施例によれば、導電性、伸縮性の観点からは、ゴム材料の配線パターン３における銀粒子５の含有率は、７０ｗｔ％（１８ｖｏｌ％）以上であることが好ましく、７５ｗｔ％（２２ｖｏｌ％）以上であることがより好ましく、８０ｗｔ％（２８ｖｏｌ％）以上であることがさらに好ましいことが分かった。また、製造の観点からは、銀粒子５の含有率は、９０ｗｔ％（４６ｖｏｌ％）未満であることが好ましく、８５ｗｔ％（３５ｖｏｌ％）以下であることがより好ましいことが分かった。

本発明のゴム材料およびゴム材料の製造方法は、上記実施形態で説明したロボット用の人工皮膚以外にも種々の分野で利用することができる。その例として、お年寄りや障害者用の生活支援システム・介護福祉機器、人が直接身に着けて使用するウェアラブルコンピュータ、防爆性が要求されるアース付き水素ガス輸送用ゴムホース等が挙げられる。

本発明の第１実施形態によるゴム材料を示す一部切欠斜視図 第１ゴムシート上に描画された配線パターンのミクロンオーダーの構造を示す模式図 本発明の第２実施形態によるゴム材料を示す一部切欠斜視図 本発明の第２実施形態のゴム材料の製造方法を説明するための模式図

符号の説明

１ 第１ゴムシート（基材）
２ 第２ゴムシート（被覆材）
３ 配線パターン（導電部）
４ 銀ペースト（導電ペースト）
５ 銀粒子（導電性粒子）
６ シリコーンゴム（バインダ）
７ 圧電センサ（センサ手段）
１００ ゴム材料
２００ ゴム材料

Claims (9)

1. ゴムを主成分とした伸縮性を有する基材に、導電性粒子を互いに接触させて形成した導電部を設けたゴム材料。
2. 前記導電部を包持する包持部を設けた請求項１に記載のゴム材料。
3. 前記包持部は、前記導電部を被覆材で被覆して設けてある請求項２に記載のゴム材料。
4. 前記導電性粒子は、フレーク状粒子及び針状粒子のうち少なくともいずれか一方の粒子を主成分として有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴム材料。
5. 前記ゴムは、シリコーンゴムである請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴム材料。
6. 前記導電部は、前記導電性粒子と接触するセンサ手段を備える請求項１〜５のいずれか１項に記載のゴム材料。
7. 前記センサ手段は、圧電センサである請求項６に記載のゴム材料。
8. ゴムを主成分とした伸縮性を有する基材に、導電性粒子を含む導電ペーストを当該導電性粒子が互いに接触するように配して導電部を形成する工程を包含するゴム材料の製造方法。
9. 前記導電部を形成した後、被覆材を前記導電部に被覆する請求項８に記載のゴム材料の製造方法。

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