JP2008239746A - Elastomer composite material - Google Patents

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Takenori Saito
雄紀 齋藤
Tomonori Hayakawa
知範 早川
Ichinosuke Maeda
一之助 前田
Kazunobu Hashimoto
和信 橋本
Rentaro Kato
錬太郎 加藤
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Sumitomo Riko Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an elastomer composite material useful as a deformation sensor material capable of detecting deformation or load in a wide range of members and portions. <P>SOLUTION: The elastomer composite material has an elastomer and a carbon based filler having a graphene layered structure. Onto a surface of the carbon based filler, a crosslinkable functional group is previously introduced by a ligand exchange reaction using a metallocene derivative having the crosslinkable functional group. By co-crosslinking of the crosslinkable functional group on the surface of the carbon based filler and the elastomer, the carbon based filler and the elastomer are fixed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、部材の変形等を検出可能な変形センサ材料として用いられるエラストマー複合材料に関する。   The present invention relates to an elastomer composite material used as, for example, a deformation sensor material capable of detecting deformation of a member.

例えば、部材の変形や部材に作用する荷重の大きさ、分布を検出する手段として、圧電セラミックスや、PVdF(ポリフッ化ビニリデン)等の圧電ポリマーを用いたセンサが提案されている。また、特許文献1には、圧縮、伸張等の変形に対して電気抵抗が減少する感圧導電性エラストマーが紹介されている。
特開平4−349301号公報
For example, sensors using piezoelectric ceramics or piezoelectric polymers such as PVdF (polyvinylidene fluoride) have been proposed as means for detecting deformation and deformation of members and the magnitude and distribution of loads acting on the members. Patent Document 1 introduces a pressure-sensitive conductive elastomer whose electric resistance decreases with respect to deformation such as compression and expansion.
JP-A-4-349301

上記特許文献1に記載された感圧導電性エラストマーは、エラストマー中に導電性フィラー等を分散させて構成されている。この感圧導電性エラストマーは、変形すると電気抵抗が減少するという特性を有する。つまり、変形前の非圧縮状態では、感圧導電性エラストマーの電気抵抗は大きく、圧縮されると、エラストマー中の導電性フィラーの接触により導電し、電気抵抗が下がる。したがって、導電性フィラーが圧縮によりある程度の接触状態となると、電気抵抗の変化が小さくなる。このため、感圧導電性エラストマーを用いた変形センサでは、測定レンジが狭い。また、導電性フィラーの配合割合等によって、感度が大きく異なる。さらに、高温下ではエラストマーが熱膨張するため、変形に対する電気抵抗の減少挙動が変化して、所望の応答感度が得られない。すなわち、感圧導電性エラストマーを用いた変形センサの場合、作動可能な温度範囲が限定される。   The pressure-sensitive conductive elastomer described in Patent Document 1 is configured by dispersing a conductive filler or the like in the elastomer. This pressure-sensitive conductive elastomer has a characteristic that electric resistance decreases when it is deformed. That is, in the non-compressed state before deformation, the electric resistance of the pressure-sensitive conductive elastomer is large, and when compressed, it conducts by contact with the conductive filler in the elastomer and the electric resistance decreases. Therefore, when the conductive filler is brought into a certain contact state due to compression, the change in electrical resistance is reduced. For this reason, a deformation sensor using a pressure-sensitive conductive elastomer has a narrow measurement range. Further, the sensitivity varies greatly depending on the blending ratio of the conductive filler and the like. Furthermore, since the elastomer thermally expands at high temperatures, the behavior of decreasing electrical resistance against deformation changes, and the desired response sensitivity cannot be obtained. That is, in the case of a deformation sensor using a pressure-sensitive conductive elastomer, the operable temperature range is limited.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、部材、部位の広範囲における変形や荷重を検出可能な変形センサ材料等として有用なエラストマー複合材料を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, and makes it a subject to provide an elastomer composite material useful as a deformation | transformation sensor material etc. which can detect the deformation | transformation and load in the wide range of a member and a site | part.

本発明者は、変形センサに使用できる材料について鋭意研究を重ねた結果、弾性変形量が増加するに従って電気抵抗が増加するという、極めて特異なエラストマー複合材料を開発した。ここで、「弾性変形」には、圧縮、伸張、曲げ等による変形がすべて含まれる。開発したエラストマー複合材料は、エラストマーに導電性フィラーが所定の状態で充填されてなる。同エラストマー複合材料によると、エラストマー分を介した導電性フィラー同士の接触により、三次元的な導電パスが形成される。このため、同エラストマー複合材料は、荷重が印加されていない状態(以下、適宜「無荷重状態」と称す。)、言い換えると、変形していない自然状態で、高い導電性を有する。   As a result of intensive studies on materials that can be used for deformation sensors, the present inventor has developed a very unique elastomer composite material in which the electrical resistance increases as the amount of elastic deformation increases. Here, “elastic deformation” includes all deformation due to compression, extension, bending, and the like. The developed elastomer composite material is formed by filling an elastomer with a conductive filler in a predetermined state. According to the elastomer composite material, a three-dimensional conductive path is formed by contact between the conductive fillers via the elastomer component. For this reason, the elastomer composite material has high conductivity in a state in which no load is applied (hereinafter, referred to as “no-load state” as appropriate), in other words, in a natural state that is not deformed.

従来の感圧導電性エラストマーでは、上述したように、非圧縮状態で電気抵抗が大きく、圧縮により変形すると電気抵抗が減少する。これは、感圧導電性エラストマーの構成から次のように説明することができる。すなわち、エラストマー中の導電性フィラーの充填率が低いため、無荷重状態において導電性フィラー同士は離れている。よって、無荷重状態では、感圧導電性エラストマーの電気抵抗は大きい。一方、荷重が印加され感圧導電性エラストマーが変形すると、導電性フィラー同士が接触し、一次元的な導電パスが形成される。これにより、電気抵抗が減少する。   As described above, in the conventional pressure-sensitive conductive elastomer, the electric resistance is large in the non-compressed state, and the electric resistance is reduced when deformed by compression. This can be explained as follows from the structure of the pressure-sensitive conductive elastomer. That is, since the filling rate of the conductive filler in the elastomer is low, the conductive fillers are separated from each other in a no-load state. Therefore, in the no-load state, the electric resistance of the pressure-sensitive conductive elastomer is large. On the other hand, when a load is applied and the pressure-sensitive conductive elastomer is deformed, the conductive fillers come into contact with each other, and a one-dimensional conductive path is formed. This reduces the electrical resistance.

これに対して、本発明者が開発した上記エラストマー複合材料は、弾性変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する。この理由は、次のように考えられる。図1、図2に、同エラストマー複合材料の、荷重の印加前後における導電パスの変化をモデルで示す。ただし、図1、図2に示すのは、同エラストマー複合材料の一例であり、導電性フィラーの充填状態、形状等を何ら限定するものではない。   On the other hand, the above-mentioned elastomer composite material developed by the present inventors increases in electrical resistance as the amount of elastic deformation increases. The reason is considered as follows. FIG. 1 and FIG. 2 show changes in the conductive path of the elastomer composite material before and after applying a load as a model. However, what is shown in FIG. 1 and FIG. 2 is an example of the elastomer composite material, and does not limit the filling state and shape of the conductive filler at all.

図1に示すように、エラストマー複合材料100において、導電性フィラー102の多くは、エラストマー101中に一次粒子の状態(略単独の状態)で存在している。また、導電性フィラー102の充填率は高く、最密充填に近い状態で配合されている。これにより、無荷重状態において、エラストマー複合材料100には、導電性フィラー102による三次元的な導電パスPが形成されている。よって、無荷重状態では、エラストマー複合材料100の電気抵抗は小さい。一方、図2に示すように、エラストマー複合材料100に荷重が印加されると、エラストマー複合材料100は弾性変形する(図2中の点線枠は、図1の無荷重状態を示している。)。ここで、導電性フィラー102は最密充填に近い状態で配合されているため、導電性フィラー102が移動できるスペースはほとんどない。よって、エラストマー複合材料100が弾性変形すると、導電性フィラー102同士が反発し合い、導電性フィラー102同士の接触状態が変化する。その結果、三次元的な導電パスPが崩壊し、電気抵抗が増加する。   As shown in FIG. 1, in the elastomer composite material 100, most of the conductive fillers 102 exist in the state of primary particles (substantially in a single state) in the elastomer 101. Moreover, the filling rate of the conductive filler 102 is high, and it is blended in a state close to closest packing. Thereby, in the no-load state, the elastomer composite material 100 is formed with a three-dimensional conductive path P by the conductive filler 102. Therefore, in the no-load state, the electrical resistance of the elastomer composite material 100 is small. On the other hand, as shown in FIG. 2, when a load is applied to the elastomer composite material 100, the elastomer composite material 100 is elastically deformed (the dotted line frame in FIG. 2 indicates the no-load state of FIG. 1). . Here, since the conductive filler 102 is blended in a state close to closest packing, there is almost no space where the conductive filler 102 can move. Therefore, when the elastomer composite material 100 is elastically deformed, the conductive fillers 102 repel each other, and the contact state between the conductive fillers 102 changes. As a result, the three-dimensional conductive path P collapses and the electrical resistance increases.

このように、上記エラストマー複合材料は、弾性変形量が増加するに従って電気抵抗が増加するという新規な材料であるが、さらに検討を重ねた結果、以下の課題が明らかになった。すなわち、高温下では、エラストマーが熱膨張するため、導電性フィラー同士の間隔が大きくなる。このため、無荷重状態において導電性フィラーの三次元的な導電パスが形成されにくくなる。その結果、無荷重状態におけるエラストマー複合材料の導電性が低下してしまう。また、三次元的な導電パスが減少することにより、変形に対して所望の電気抵抗の増加挙動を得にくくなり、応答感度が低下する。さらに、エラストマーと導電性フィラーとの組み合わせにより、両者の接着性が充分でない場合には、弾性変形を繰り返すことにより、導電性フィラーが初期位置から移動して徐々に凝集してしまう。これにより、初期に形成されていた三次元的な導電パスが崩れ、無荷重状態における導電性が低下する。加えて、導電性フィラーの凝集により、エラストマー複合材料の引張強度等の機械的特性が低下するおそれもある。   Thus, although the said elastomer composite material is a novel material that electrical resistance increases as the amount of elastic deformation increases, as a result of further studies, the following problems have been clarified. That is, since the elastomer is thermally expanded at a high temperature, the interval between the conductive fillers is increased. For this reason, it becomes difficult to form a three-dimensional conductive path of the conductive filler in a no-load state. As a result, the conductivity of the elastomer composite material in a no-load state is reduced. Further, since the three-dimensional conductive path is reduced, it is difficult to obtain a desired increase in electric resistance with respect to deformation, and the response sensitivity is lowered. Furthermore, when the adhesiveness between the two is not sufficient due to the combination of the elastomer and the conductive filler, the conductive filler moves from the initial position and gradually aggregates by repeating elastic deformation. As a result, the three-dimensional conductive path formed in the initial state is broken, and the conductivity in a no-load state is lowered. In addition, mechanical properties such as tensile strength of the elastomer composite material may be reduced due to aggregation of the conductive filler.

そこで、これらの課題を解決するためになされた、本発明のエラストマー複合材料は、エラストマーと、グラフェン層状構造を持つ炭素系フィラーと、を有し、該炭素系フィラーの表面には、架橋性官能基を持つメタロセン誘導体を用いた配位子交換反応により、予め該架橋性官能基が導入されており、該炭素系フィラーの表面の該架橋性官能基と該エラストマーとが共架橋していることを特徴とする。   Therefore, the elastomer composite material of the present invention made to solve these problems has an elastomer and a carbon-based filler having a graphene layer structure, and the surface of the carbon-based filler has a crosslinkable functional group. The crosslinkable functional group is previously introduced by a ligand exchange reaction using a metallocene derivative having a group, and the crosslinkable functional group on the surface of the carbon filler and the elastomer are co-crosslinked. It is characterized by.

本発明における「エラストマー」は、ゴムおよび熱可塑性エラストマーを含む。通常、エラストマーを補強するという目的のためには、黒鉛化度(結晶性)が比較的低く、比表面積が大きく、表面の官能基が多いカーボンブラック等が使用される。カーボンブラックは、炭素六員環が結合し網状に広がった面(グラフェンシート)が数層積み重なったグラフェン層状構造を有すると考えられている。   “Elastomer” in the present invention includes rubber and thermoplastic elastomer. Usually, for the purpose of reinforcing the elastomer, carbon black or the like having a relatively low graphitization degree (crystallinity), a large specific surface area, and a large number of functional groups on the surface is used. Carbon black is considered to have a graphene layered structure in which several layers (graphene sheets) bonded with a carbon six-membered ring and spread in a net shape are stacked.

一方、グラフェン層状構造が発達し、黒鉛化度(結晶性)が比較的高く、表面の官能基が少ない炭素系フィラーは、エラストマーに対する補強性に乏しいが、エラストマーに導電性を付与する性能に優れる。黒鉛化度(結晶性)の高い炭素系フィラーの表面には、官能基が少ないので、官能基を足がかりにして、同炭素系フィラーの表面に新たな官能基やポリマーを導入することは難しい。したがって、エラストマーに対する補強性の向上等を目的として、同炭素系フィラーの表面状態を改良することは困難である。   On the other hand, a carbon-based filler with a developed graphene layer structure, a relatively high degree of graphitization (crystallinity), and a small number of functional groups on the surface is poor in reinforcement to the elastomer, but is excellent in performance to impart conductivity to the elastomer. . Since the surface of the carbon-based filler having a high degree of graphitization (crystallinity) has few functional groups, it is difficult to introduce new functional groups or polymers on the surface of the carbon-based filler using the functional groups as a foothold. Therefore, it is difficult to improve the surface state of the carbon-based filler for the purpose of improving the reinforcing property for the elastomer.

この点、本発明のエラストマー複合材料に含まれるグラフェン層状構造を持つ炭素系フィラーの表面には、架橋性官能基を持つメタロセン誘導体を用いた配位子交換反応により、予め該架橋性官能基が導入されている。すなわち、メタロセン誘導体の配位子を炭素系フィラーの表面の炭素六員環と置換させることにより、官能基の多少に関わらず、炭素系フィラーの表面にエラストマーと共架橋可能な架橋性官能基を導入している。導入された架橋性官能基とエラストマーとは、共架橋することにより化学的に結合される。   In this regard, on the surface of the carbon-based filler having a graphene layer structure included in the elastomer composite material of the present invention, the crosslinkable functional group is previously formed by a ligand exchange reaction using a metallocene derivative having a crosslinkable functional group. Has been introduced. That is, by replacing the ligand of the metallocene derivative with a carbon six-membered ring on the surface of the carbon-based filler, a crosslinkable functional group capable of co-crosslinking with the elastomer is formed on the surface of the carbon-based filler regardless of the functional group. It has been introduced. The introduced crosslinkable functional group and the elastomer are chemically bonded by co-crosslinking.

図3に、本発明のエラストマー複合材料における、エラストマーと炭素系フィラーとの結合状態をモデルで示す。図3に示すように、炭素系フィラー10の表面には、メタロセン誘導体により架橋性官能基12が導入されている。架橋性官能基12とエラストマー11とは、共架橋して化学的に結合されている。つまり、炭素系フィラー10はエラストマー11に固定されている。   FIG. 3 shows a model of the bonding state between the elastomer and the carbon-based filler in the elastomer composite material of the present invention. As shown in FIG. 3, a crosslinkable functional group 12 is introduced on the surface of the carbon-based filler 10 by a metallocene derivative. The crosslinkable functional group 12 and the elastomer 11 are co-crosslinked and chemically bonded. That is, the carbon filler 10 is fixed to the elastomer 11.

このように、エラストマーと炭素系フィラーとの接着性が良好であるため、つまり両者が分離しにくいため、本発明のエラストマー複合材料は、引張強度等の機械的特性に優れる。また、後に詳しく説明するが、エラストマー中に、炭素系フィラーが所定の状態で充填されている場合、本発明のエラストマー複合材料は、弾性変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する。ここで、エラストマーは、熱膨張しにくい炭素系フィラーに固定されている。このため、温度が上昇しても、エラストマーの膨張が抑制される。よって、高温下、無荷重状態における導電性の低下が抑制される。また、エラストマーの膨張による三次元的な導電パスの減少が抑制されるため、高温下においても所望の応答感度を維持することができる。さらにまた、エラストマーと炭素系フィラーとの接着性が良好であるため、弾性変形を繰り返しても、炭素系フィラーは凝集しにくい。このため、繰り返し使用しても、初期の三次元的な導電パスを維持することができる。よって、本発明のエラストマー複合材料は耐久性に優れる。   As described above, since the adhesiveness between the elastomer and the carbon-based filler is good, that is, both are difficult to separate, the elastomer composite material of the present invention is excellent in mechanical properties such as tensile strength. As will be described in detail later, when the carbon-based filler is filled in a predetermined state in the elastomer, the electrical resistance of the elastomer composite material of the present invention increases as the amount of elastic deformation increases. Here, the elastomer is fixed to a carbon-based filler that hardly thermally expands. For this reason, even if the temperature rises, the expansion of the elastomer is suppressed. Therefore, a decrease in conductivity in a no-load state at a high temperature is suppressed. Further, since the reduction of the three-dimensional conductive path due to the expansion of the elastomer is suppressed, the desired response sensitivity can be maintained even at high temperatures. Furthermore, since the adhesiveness between the elastomer and the carbon-based filler is good, the carbon-based filler hardly aggregates even when elastic deformation is repeated. For this reason, even if it is used repeatedly, the initial three-dimensional conductive path can be maintained. Therefore, the elastomer composite material of the present invention is excellent in durability.

以下、本発明のエラストマー複合材料の実施形態を説明する。なお、本発明のエラストマー複合材料は、下記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態において実施することができる。   Hereinafter, embodiments of the elastomer composite material of the present invention will be described. The elastomer composite material of the present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented in various forms that have been modified or improved by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. be able to.

本発明のエラストマー複合材料において、エラストマーは、ゴムおよび熱可塑性エラストマーから適宜選択すればよい。例えば、本発明のエラストマー複合材料を、変形センサ材料として使用する場合、エラストマーは、絶縁性であることが望ましい。また、弾性変形量が増加するに従って電気抵抗が増加するという特性を発現させるためには、後述する炭素系フィラーとの関係を考慮して選択することが望ましい。   In the elastomer composite material of the present invention, the elastomer may be appropriately selected from rubber and thermoplastic elastomer. For example, when the elastomer composite material of the present invention is used as a deformation sensor material, the elastomer is desirably insulating. In order to develop the characteristic that the electrical resistance increases as the amount of elastic deformation increases, it is desirable to select in consideration of the relationship with the carbon-based filler described later.

例えば、エラストマーと炭素系フィラーとの混合物(エラストマー組成物)を調製した場合に、パーコレーションカーブにおける飽和体積分率(φs)が35vol%以上となるものを用いることが望ましい。絶縁性のエラストマーに、導電性の炭素系フィラーを混合してエラストマー組成物とした場合、エラストマー組成物の電気抵抗は、炭素系フィラーの配合量によって変化する。図4に、エラストマー組成物における、炭素系フィラーの配合量と電気抵抗との関係を模式的に示す。   For example, when a mixture of an elastomer and a carbon-based filler (elastomer composition) is prepared, it is desirable to use one having a saturated volume fraction (φs) in a percolation curve of 35 vol% or more. When an electrically conductive carbon-based filler is mixed with an insulating elastomer to form an elastomer composition, the electrical resistance of the elastomer composition varies depending on the amount of the carbon-based filler. FIG. 4 schematically shows the relationship between the blending amount of the carbon-based filler and the electrical resistance in the elastomer composition.

図4に示すように、エラストマー101に炭素系フィラー103を混合していくと、エラストマー組成物の電気抵抗は、はじめはエラストマー101の電気抵抗とほとんど変わらない。しかし、炭素系フィラー103の配合量がある体積分率に達すると、電気抵抗が急激に低下して、絶縁体−導電体転移が起こる(第一変極点)。この第一変極点における炭素系フィラー103の配合量を、臨界体積分率(φc)と称す。また、さらに炭素系フィラー103を混合していくと、ある体積分率から、電気抵抗の変化が少なくなり電気抵抗変化が飽和する(第二変極点)。この第二変極点における炭素系フィラー103の配合量を、飽和体積分率(φs)と称す。このような電気抵抗の変化は、パーコレーションカーブと呼ばれ、エラストマー101中に炭素系フィラー103による導電パスP1が形成されるためと考えられている。   As shown in FIG. 4, when the carbon-based filler 103 is mixed with the elastomer 101, the electrical resistance of the elastomer composition is almost the same as the electrical resistance of the elastomer 101 at the beginning. However, when the blending amount of the carbon-based filler 103 reaches a certain volume fraction, the electrical resistance rapidly decreases and an insulator-conductor transition occurs (first inflection point). The blending amount of the carbon-based filler 103 at the first inflection point is referred to as a critical volume fraction (φc). Further, when the carbon-based filler 103 is further mixed, from a certain volume fraction, the change in electric resistance is reduced and the change in electric resistance is saturated (second inflection point). The blending amount of the carbon-based filler 103 at the second inflection point is referred to as a saturated volume fraction (φs). Such a change in electrical resistance is called a percolation curve and is considered to be due to the formation of a conductive path P1 by the carbon-based filler 103 in the elastomer 101.

例えば、炭素系フィラーの粒子径が小さい、炭素系フィラーとエラストマーとの相溶性が悪い等の理由により、炭素系フィラーが凝集し、凝集体が形成されている場合には、一次元的な導電パスが形成され易い。このような場合には、エラストマー組成物の臨界体積分率(φc)は、20vol%程度と比較的小さくなる。同様に、飽和体積分率(φs)も比較的小さくなる。言い換えると、臨界体積分率(φc)および飽和体積分率(φs)が小さい場合には、炭素系フィラーは一次粒子として存在し難く、二次粒子(凝集体)を形成し易い。よって、この場合、炭素系フィラーをエラストマー中に多量に配合することは難しい。つまり、炭素系フィラーを最密充填に近い状態で配合することは難しい。また、粒子径の小さな炭素系フィラーを多量に配合すると、凝集構造が三次元的に成長するため、変形に対する電気抵抗の変化が乏しくなる。   For example, when the carbon filler is agglomerated and formed into an aggregate due to the small particle size of the carbon filler or poor compatibility between the carbon filler and the elastomer, one-dimensional conductive A path is easily formed. In such a case, the critical volume fraction (φc) of the elastomer composition is relatively small, such as about 20 vol%. Similarly, the saturated volume fraction (φs) is also relatively small. In other words, when the critical volume fraction (φc) and the saturated volume fraction (φs) are small, the carbon-based filler is unlikely to exist as primary particles, and secondary particles (aggregates) are easily formed. Therefore, in this case, it is difficult to blend a large amount of the carbon-based filler in the elastomer. That is, it is difficult to mix the carbon-based filler in a state close to closest packing. In addition, when a large amount of a carbon-based filler having a small particle diameter is blended, the aggregate structure grows three-dimensionally, so that the change in electrical resistance against deformation becomes poor.

ここで、エラストマー組成物の飽和体積分率(φs)が35vol%以上である場合、炭素系フィラーを、エラストマー中に略単粒子状態で安定に存在させることができる。よって、エラストマー中に炭素系フィラーを高充填率で配合することができる。エラストマーに炭素系フィラーを略単粒子状態で、かつ高充填率で配合することにより、本発明のエラストマー複合材料には、三次元的な導電パスが形成される。すなわち、本発明のエラストマー複合材料は、無荷重状態で高い導電性を有する。また、弾性変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する。なお、本明細書において、「略単粒子状態」とは、炭素系フィラーの全重量を100重量%とした場合の50重量%以上が、凝集した二次粒子としてではなく、単独の一次粒子の状態で存在していることをいう。また、「高充填率」とは、炭素系フィラーが最密充填に近い状態で配合されていることをいう。   Here, when the saturated volume fraction (φs) of the elastomer composition is 35 vol% or more, the carbon-based filler can be stably present in a substantially single particle state in the elastomer. Therefore, a carbon-type filler can be mix | blended with high filling rate in an elastomer. A three-dimensional conductive path is formed in the elastomer composite material of the present invention by blending the elastomer with a carbon filler in a substantially single particle state and at a high filling rate. That is, the elastomer composite material of the present invention has high conductivity in a no-load state. Further, the electrical resistance increases as the amount of elastic deformation increases. In the present specification, the “substantially single particle state” means that 50% by weight or more when the total weight of the carbon-based filler is 100% by weight is not an aggregated secondary particle but a single primary particle. It means that it exists in a state. Further, “high filling rate” means that the carbon-based filler is blended in a state close to closest packing.

飽和体積分率(φs)以上の領域においては、本発明のエラストマー複合材料の電気抵抗は低く、安定した導電性が発現される。よって、飽和体積分率(φs)が35vol%以上の場合には、変形した際の導電体から絶縁体への電気抵抗の変化範囲が広くなる。飽和体積分率(φs)が40vol%以上となるものを用いると、より好適である。   In the region of the saturated volume fraction (φs) or more, the electrical resistance of the elastomer composite material of the present invention is low, and stable conductivity is expressed. Therefore, when the saturated volume fraction (φs) is 35 vol% or more, the range of change in electrical resistance from the conductor to the insulator when deformed is widened. It is more preferable to use a saturated volume fraction (φs) of 40 vol% or more.

エラストマーの具体例として、例えば、ゴムとしては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(NBR)、スチレン−ブタジエン共重合ゴム(SBR)、エチレン−プロピレン共重合ゴム[エチレン−プロピレン共重合体(EPM)、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体(EPDM)等]、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム(Cl−IIR、Br−IIR等)、水素化ニトリルゴム(H−NBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリルゴム(AR)、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム(CSM)、ヒドリンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、合成ラテックス等が挙げられる。また、熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、フッ素系等の各種熱可塑性エラストマー、およびこれらの誘導体が挙げられる。これらのうち、一種を単独で、あるいは二種以上を併せて用いればよい。なかでも、炭素系フィラーとの相溶性が極めて良好なEPDMが好適である。また、炭素系フィラーとの相溶性が良好なNBR、シリコーンゴムも好適である。   Specific examples of elastomers include, for example, natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), acrylonitrile-butadiene copolymer rubber (NBR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), Ethylene-propylene copolymer rubber [ethylene-propylene copolymer (EPM), ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), etc.], butyl rubber (IIR), halogenated butyl rubber (Cl-IIR, Br-IIR, etc.) ), Hydrogenated nitrile rubber (H-NBR), chloroprene rubber (CR), acrylic rubber (AR), chlorosulfonated polyethylene rubber (CSM), hydrin rubber, silicone rubber, fluorine rubber, urethane rubber, synthetic latex and the like. . Examples of the thermoplastic elastomer include various thermoplastic elastomers such as styrene, olefin, urethane, polyester, polyamide, and fluorine, and derivatives thereof. Of these, one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. Among these, EPDM is preferable because it has extremely good compatibility with the carbon-based filler. NBR and silicone rubber having good compatibility with the carbon-based filler are also suitable.

本発明のエラストマー複合材料において、炭素系フィラーは、グラフェン層状構造を持つ粒子であれば、その種類が特に限定されるものではない。例えば、熱硬化性樹脂を炭化して製造されたカーボンビーズ、カーボンブラック、カーボンナノチューブ(CNT)、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、気相成長炭素繊維(VGCF)等が挙げられる。これらのうち、一種を単独で、あるいは二種以上を併せて用いることができる。   In the elastomer composite material of the present invention, the type of carbon-based filler is not particularly limited as long as it is a particle having a graphene layered structure. For example, carbon beads, carbon black, carbon nanotubes (CNT), mesocarbon microbeads (MCMB), vapor grown carbon fibers (VGCF), etc., produced by carbonizing a thermosetting resin can be used. Of these, one can be used alone, or two or more can be used in combination.

また、炭素系フィラーの形状は、球状、針状、角柱状、鱗片状等、特に限定されるものではない。例えば、本発明のエラストマー複合材料に、弾性変形量が増加するに従って電気抵抗が増加するという特性を発現させる場合には、炭素系フィラーのアスペクト比(短辺に対する長辺の比)は、1以上2以下の範囲が望ましい。アスペクト比が2より大きくなると、炭素系フィラー同士の接触により一次元的な導電パスが形成され易いからである。この場合、上記飽和体積分率(φs)が35vol%未満となるおそれがある。また、エラストマー中における炭素系フィラーの充填状態を、より最密充填状態に近づけるという観点から、炭素系フィラーとして、真球あるいは極めて真球に近い形状(略真球状)の粒子を採用するとよい。   In addition, the shape of the carbon-based filler is not particularly limited, such as a spherical shape, a needle shape, a prismatic shape, a scale shape, and the like. For example, when the elastomer composite material of the present invention exhibits the characteristic that the electrical resistance increases as the amount of elastic deformation increases, the aspect ratio of the carbon-based filler (the ratio of the long side to the short side) is 1 or more. A range of 2 or less is desirable. This is because when the aspect ratio is larger than 2, a one-dimensional conductive path is easily formed by contact between the carbon-based fillers. In this case, the saturated volume fraction (φs) may be less than 35 vol%. Further, from the viewpoint of bringing the filling state of the carbon-based filler in the elastomer closer to the close-packed filling state, it is preferable to employ particles having a true sphere or a shape very close to a true sphere (substantially spherical) as the carbon-based filler.

また、炭素系フィラーは、できるだけ凝集せず、一次粒子の状態で存在することが望ましい。よって、炭素系フィラーを選択する際には、平均粒子径やエラストマーとの相溶性等を考慮するとよい。例えば、略真球状の炭素系フィラーを採用する場合、炭素系フィラーの平均粒子径(一次粒子)は、0.05μm以上100μm以下であることが望ましい。0.05μm未満の場合には、凝集して二次粒子を形成し易い。また、上記飽和体積分率(φs)が35vol%未満となるおそれがある。好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上である。反対に、100μmを超えると、弾性変形による炭素系フィラーの並進運動(平行運動)が、粒子径に比べて相対的に小さくなり、エラストマー複合材料の弾性変形に対する電気抵抗の変化が緩慢となる。好ましくは60μm以下、より好ましくは30μm以下である。なお、炭素系フィラーとエラストマーとの組み合わせや、炭素系フィラーの平均粒子径等を適宜調整することで、上記臨界体積分率(φc)および飽和体積分率(φs)を、所望の範囲内に調整することができる。   Further, it is desirable that the carbon-based filler is present in the form of primary particles without being aggregated as much as possible. Therefore, when selecting the carbon-based filler, it is preferable to consider the average particle diameter, compatibility with the elastomer, and the like. For example, when a substantially spherical carbon-based filler is employed, the average particle size (primary particles) of the carbon-based filler is desirably 0.05 μm or more and 100 μm or less. If it is less than 0.05 μm, it tends to aggregate and form secondary particles. Moreover, there exists a possibility that the said saturated volume fraction ((phi) s) may be less than 35 vol%. Preferably it is 0.5 micrometer or more, More preferably, it is 1 micrometer or more. On the other hand, when the thickness exceeds 100 μm, the translational motion (parallel motion) of the carbon-based filler due to elastic deformation becomes relatively smaller than the particle diameter, and the change in electric resistance against the elastic deformation of the elastomer composite material becomes slow. Preferably it is 60 micrometers or less, More preferably, it is 30 micrometers or less. In addition, the critical volume fraction (φc) and the saturated volume fraction (φs) are within the desired ranges by appropriately adjusting the combination of the carbon-based filler and the elastomer, the average particle diameter of the carbon-based filler, and the like. Can be adjusted.

また、炭素系フィラーの粒度分布におけるD90/D10の値は、1以上30以下であることが望ましい。ここで、D90は、累積粒度曲線において積算重量が90%となる粒子径を、D10は、同積算重量が10%となる粒子径である。D90/D10の値が30を超えると、粒度分布がブロードになるため、エラストマー複合材料の弾性変形に対する電気抵抗の増加挙動が不安定になる。これにより、検出の再現性が低下するおそれがある。D90/D10の値が10以下であるとより好適である。なお、炭素系フィラーとして、二種類以上の粒子を使用する場合には、D90/D10の値は100以下であればよい。   In addition, the value of D90 / D10 in the particle size distribution of the carbon-based filler is desirably 1 or more and 30 or less. Here, D90 is the particle diameter at which the cumulative weight is 90% in the cumulative particle size curve, and D10 is the particle diameter at which the cumulative weight is 10%. When the value of D90 / D10 exceeds 30, since the particle size distribution becomes broad, the increase behavior of the electric resistance against the elastic deformation of the elastomer composite material becomes unstable. Thereby, the reproducibility of detection may be reduced. It is more preferable that the value of D90 / D10 is 10 or less. In addition, when using 2 or more types of particle | grains as a carbon-type filler, the value of D90 / D10 should just be 100 or less.

このような炭素系フィラーとしては、例えば、種々のカーボンビーズが好適である。具体的には、大阪ガスケミカル社製のメソカーボンマイクロビーズ[MCMB6−28(平均粒子径約6μm)、MCMB10−28(平均粒子径約10μm)、MCMB25−28(平均粒子径約25μm)]、日本カーボン社製のカーボンマイクロビーズ:ニカビーズ(登録商標)ICB、ニカビーズPC、ニカビーズMC、ニカビーズMSB[ICB0320(平均粒子径約3μm)、ICB0520(平均粒子径約5μm)、ICB1020(平均粒子径約10μm)、PC0720(平均粒子径約7μm)、MC0520(平均粒子径約5μm)]、日清紡社製のカーボンビーズ(平均粒子径約10μm)等が挙げられる。   As such a carbon-based filler, for example, various carbon beads are suitable. Specifically, Osaka Gas Chemical Co., Ltd. mesocarbon micro beads [MCMB6-28 (average particle size of about 6 μm), MCMB10-28 (average particle size of about 10 μm), MCMB25-28 (average particle size of about 25 μm)], Carbon micro beads manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd .: Nika beads (registered trademark) ICB, Nika beads PC, Nika beads MC, Nika beads MSB [ICB 0320 (average particle size of about 3 μm), ICB 0520 (average particle size of about 5 μm), ICB 1020 (average particle size of about 10 μm) ), PC0720 (average particle diameter of about 7 μm), MC0520 (average particle diameter of about 5 μm)], Nisshinbo carbon beads (average particle diameter of about 10 μm), and the like.

また、本発明のエラストマー複合材料に所望の導電性を発現させるため、炭素系フィラーは、パーコレーションカーブにおける臨界体積分率(φc)以上の割合で配合されていることが望ましい。ここで、炭素系フィラーを略単粒子状態でかつ高充填率で配合するという観点から、臨界体積分率(φc)は30vol%以上であることが望ましい。35vol%以上であるとより好適である。すなわち、換言すれば、炭素系フィラーの充填率は、エラストマー複合材料の全体の体積を100vol%とした場合の30vol%以上であることが望ましい。30vol%未満の場合には、炭素系フィラーが最密充填に近い状態で配合されないため、所望の導電性が発現しない。また、エラストマー複合材料の弾性変形に対する電気抵抗の変化が緩慢になり、電気抵抗の増加挙動を制御することが難しくなる。35vol%以上であるとより好適である。反対に、炭素系フィラーの充填率は、エラストマー複合材料の全体の体積を100vol%とした場合の65vol%以下であることが望ましい。65vol%を超えると、エラストマーへの混合が困難となり、成形加工性が低下する。また、エラストマー複合材料が弾性変形しにくくなる。55vol%以下であるとより好適である。   Moreover, in order to express desired conductivity in the elastomer composite material of the present invention, it is desirable that the carbon-based filler is blended at a ratio equal to or higher than the critical volume fraction (φc) in the percolation curve. Here, from the viewpoint of blending the carbon-based filler in a substantially single particle state with a high filling rate, the critical volume fraction (φc) is desirably 30 vol% or more. It is more preferable that it is 35 vol% or more. That is, in other words, the filling rate of the carbon-based filler is desirably 30 vol% or more when the total volume of the elastomer composite material is 100 vol%. In the case of less than 30 vol%, the carbon-based filler is not blended in a state close to the closest packing, so that desired conductivity is not exhibited. In addition, the change in electric resistance with respect to elastic deformation of the elastomer composite material becomes slow, and it becomes difficult to control the increase behavior of the electric resistance. It is more preferable that it is 35 vol% or more. On the other hand, the filling rate of the carbon-based filler is desirably 65 vol% or less when the total volume of the elastomer composite material is 100 vol%. When it exceeds 65 vol%, mixing with an elastomer becomes difficult and molding processability is lowered. In addition, the elastomer composite material is less likely to be elastically deformed. It is more preferable that it is 55 vol% or less.

炭素系フィラーの表面には、エラストマーと共架橋可能な架橋性官能基が、予め導入されている。架橋性官能基は、ビニル基、アミノ基、エポキシ基、カルボキシ基、水酸基から選ばれる一種以上であるとよい。架橋性官能基は、メタロセン誘導体を用いた配位子交換反応により、炭素系フィラーの表面に導入される。ここで、メタロセンは、鉄、コバルト、ニッケル等の金属イオンにシクロペンタジエニルアニオンが二つ配位してなる有機金属化合物である。メタロセン誘導体は、シクロペンタジエニル環の一方に、架橋性官能基を一つ以上持つものであればよい。また、炭素系フィラーの導電性を損なわないようにするという観点からは、架橋性官能基を持つメタロセン誘導体の分子量は小さい方が望ましい。例えば、分子量が200以上2000以下のものが好適である。また、種々の誘導体が入手容易であるという観点から、フェロセン誘導体を用いるとよい。例えば、ビニルフェロセン、フェロセンカルボン酸、フェロセン酢酸、アミノフェロセン、フェロセンメタノール等が好適である。   On the surface of the carbon filler, a crosslinkable functional group capable of co-crosslinking with the elastomer is introduced in advance. The crosslinkable functional group may be at least one selected from a vinyl group, an amino group, an epoxy group, a carboxy group, and a hydroxyl group. The crosslinkable functional group is introduced onto the surface of the carbon-based filler by a ligand exchange reaction using a metallocene derivative. Here, the metallocene is an organometallic compound in which two cyclopentadienyl anions are coordinated to a metal ion such as iron, cobalt, or nickel. The metallocene derivative should just have one or more crosslinkable functional groups in one of the cyclopentadienyl rings. Further, from the viewpoint of not impairing the conductivity of the carbon-based filler, it is desirable that the molecular weight of the metallocene derivative having a crosslinkable functional group is small. For example, those having a molecular weight of 200 or more and 2000 or less are suitable. From the viewpoint that various derivatives are easily available, ferrocene derivatives may be used. For example, vinyl ferrocene, ferrocene carboxylic acid, ferrocene acetic acid, amino ferrocene, ferrocene methanol and the like are suitable.

配位子交換反応は、例えば、炭素系フィラーとメタロセン誘導体とを溶剤に分散させて、アルミニウムおよび塩化アルミニウムの存在下、所定の温度で加熱攪拌することにより行うことができる。溶剤は、メタロセン誘導体の種類、反応温度等により適宜選択すればよく、例えば、ジオキサン、テトラヒドロフラン、シクロヘキサン、デカリン等を用いることができる。配位子交換反応、すなわち、メタロセン誘導体の一方のシクロペンタジエニル環が炭素系フィラーの表面の炭素六員環と置換することにより、炭素系フィラーの表面に架橋性官能基が導入される。導入された架橋性官能基は、本発明のエラストマー複合材料の製造における加硫時に、エラストマーと共架橋する。   The ligand exchange reaction can be performed, for example, by dispersing a carbon-based filler and a metallocene derivative in a solvent and heating and stirring at a predetermined temperature in the presence of aluminum and aluminum chloride. The solvent may be appropriately selected depending on the type of metallocene derivative, the reaction temperature, and the like. For example, dioxane, tetrahydrofuran, cyclohexane, decalin and the like can be used. Ligand exchange reaction, that is, one cyclopentadienyl ring of the metallocene derivative is replaced with a carbon six-membered ring on the surface of the carbon filler, whereby a crosslinkable functional group is introduced on the surface of the carbon filler. The introduced crosslinkable functional group co-crosslinks with the elastomer during vulcanization in the production of the elastomer composite material of the present invention.

架橋性官能基の導入率は、例えば、炭素系フィラーの導電性を損なわないようにするという観点から、15%未満であることが望ましい。ここで、架橋性官能基の導入率は、次式(1)により算出した値である。
架橋性官能基の導入率(%)=Wf/(Wc+Wf)×100・・・(1)
[式(1)中、Wfは架橋性官能基を持つメタロセン誘導体の重量である。Wcは炭素系フィラーの重量である。]
The introduction rate of the crosslinkable functional group is desirably less than 15% from the viewpoint of not impairing the conductivity of the carbon-based filler, for example. Here, the introduction rate of the crosslinkable functional group is a value calculated by the following formula (1).
Crosslinkable functional group introduction rate (%) = Wf / (Wc + Wf) × 100 (1)
[In formula (1), Wf is the weight of the metallocene derivative having a crosslinkable functional group. Wc is the weight of the carbon-based filler. ]

本発明のエラストマー複合材料は、上記エラストマー、炭素系フィラーに加え、各種添加剤が配合されていてもよい。添加剤としては、例えば、架橋剤、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤、可塑剤、軟化剤、着色剤等が挙げられる。   The elastomer composite material of the present invention may contain various additives in addition to the elastomer and the carbon-based filler. Examples of the additive include a crosslinking agent, a vulcanization accelerator, a vulcanization aid, an antiaging agent, a plasticizer, a softening agent, and a colorant.

本発明のエラストマー複合材料は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、エラストマーに、加硫助剤、軟化剤等の添加剤を添加して、混練りする。続いて、架橋性官能基が導入された炭素系フィラーを加えて混練りした後、さらに、架橋剤、加硫促進剤を加えて混練りし、エラストマー組成物とする。次に、エラストマー組成物を所定の形状に成形し、それを金型に充填して、所定の条件下でプレス加硫する。   The elastomer composite material of the present invention can be produced, for example, as follows. First, additives such as a vulcanization aid and a softening agent are added to the elastomer and kneaded. Subsequently, after adding and kneading a carbon-based filler having a crosslinkable functional group introduced therein, a crosslinker and a vulcanization accelerator are further added and kneaded to obtain an elastomer composition. Next, the elastomer composition is formed into a predetermined shape, filled in a mold, and press vulcanized under predetermined conditions.

以下、実施例により、本発明のエラストマー複合材料についてさらに詳しく説明する。   Hereinafter, the elastomer composite material of the present invention will be described in more detail with reference to examples.

(1)エラストマー複合材料の製造
まず、架橋性官能基が導入された炭素系フィラーを製造した。カーボンビーズ(日本カーボン社製「ニカビーズICB0520」、平均粒子径約5μm、粒度分布におけるD90/D10=3.2)5gと、ビニルフェロセン(アルドリッチ社製)0.2gと、アルミニウム粉末(和光純薬工業社製)0.003gと、塩化アルミニウム(和光純薬工業社製)0.058gと、1,4−ジオキサン(アルドリッチ社製)50mlと、をフラスコに仕込み、オイルバス中90℃の温度下で、12時間攪拌した。その後、未反応のビニルフェロセン、アルミニウム粉末および塩化アルミニウムを分離して精製し、乾燥させて、ビニル基が導入されたカーボンビーズ(以下、「ビニル基導入カーボンビーズ」と称す)を得た。
(1) Production of elastomer composite material First, a carbon-based filler having a crosslinkable functional group introduced therein was produced. 5 g of carbon beads (“Nika Beads ICB0520” manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd., average particle diameter of about 5 μm, D90 / D10 = 3.2 in the particle size distribution), 0.2 g of vinylferrocene (Aldrich), and aluminum powder (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (Industry Co., Ltd.) 0.003 g, aluminum chloride (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 0.058 g, and 1,4-dioxane (Aldrich Co., Ltd.) 50 ml were charged into a flask, and the temperature was 90 ° C. in an oil bath. And stirred for 12 hours. Thereafter, unreacted vinyl ferrocene, aluminum powder and aluminum chloride were separated and purified, and dried to obtain carbon beads into which vinyl groups were introduced (hereinafter referred to as “vinyl group-introduced carbon beads”).

次に、製造したビニル基導入カーボンビーズを用いて、エラストマー複合材料を製造した。はじめに、EPDM(住友化学社製「エスプレン(登録商標)301」)80重量部(以下「部」と略称する)(80g)と、油展EPDM(住友化学社製「エスプレン400」)40部(40g)と、酸化亜鉛(白水化学工業社製)5部(5g)と、ステアリン酸(花王社製「ルナック(登録商標)S30」)0.5部(0.5g)と、パラフィン系プロセスオイル(出光興産社製「ダイアナ(登録商標)プロセスオイルPW−380」)26部(26g)と、をロール練り機にて素練りした。次に、ビニル基導入カーボンビーズ280部(280g)を添加して、ロール練り機にて混合、分散させた。さらに、架橋剤として、ジクミルパーオキサイド(日本油脂社製「パークミル(登録商標)D−40」)14部(14g)と、エチレングリコールジメタクリレート(精工化学社製「ハイクロスED−P」)6部(6g)と、を添加して、ロール練り機にて混合、分散させ、エラストマー組成物を調製した。調製したエラストマー組成物中のビニル基導入カーボンビーズの体積分率は、エラストマー組成物全体の体積を100vol%とした場合の約50vol%であった。   Next, an elastomer composite material was produced using the produced vinyl group-introduced carbon beads. First, 80 parts by weight of EPDM (“Esplen (registered trademark) 301” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) (80 g) and 40 parts of oil-extended EPDM (“Esprene 400” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) ( 40 g), 5 parts (5 g) of zinc oxide (manufactured by Hakusui Chemical Co., Ltd.), 0.5 part (0.5 g) of stearic acid ("Lunac (registered trademark) S30" manufactured by Kao Corporation), and paraffinic process oil (Idemitsu Kosan "Diana (registered trademark) process oil PW-380") and 26 parts (26 g) were kneaded with a roll kneader. Next, 280 parts (280 g) of vinyl group-introduced carbon beads were added and mixed and dispersed with a roll kneader. Furthermore, as a crosslinking agent, 14 parts (14 g) of dicumyl peroxide (Nippon Yushi Co., Ltd. “Park Mill (registered trademark) D-40”) and ethylene glycol dimethacrylate (Seiko Chemical Co., Ltd. “Hicross ED-P”) 6 parts (6 g) was added and mixed and dispersed with a roll kneader to prepare an elastomer composition. The volume fraction of the vinyl group-introduced carbon beads in the prepared elastomer composition was about 50 vol% when the volume of the entire elastomer composition was 100 vol%.

次に、エラストマー組成物を、縦40mm、横40mm、厚さ2mmのシート状に成形した。それを金型に充填し、170℃で20分間プレス加硫することにより、エラストマー複合材料を得た。得られたエラストマー複合材料を、実施例のエラストマー複合材料とした。実施例のエラストマー複合材料におけるビニル基導入カーボンビーズの充填率は、同エラストマー複合材料の体積を100vol%とした場合の約50vol%であった。   Next, the elastomer composition was formed into a sheet having a length of 40 mm, a width of 40 mm, and a thickness of 2 mm. It was filled in a mold and press vulcanized at 170 ° C. for 20 minutes to obtain an elastomer composite material. The obtained elastomer composite material was used as the elastomer composite material of the example. The filling rate of the vinyl group-introduced carbon beads in the elastomer composite material of the example was about 50 vol% when the volume of the elastomer composite material was 100 vol%.

(2)機械的特性の評価
実施例のエラストマー複合材料から、JIS K6251におけるダンベル状7号形の試験片を作製し、同JISに準じて引張試験を行った。結果を図5に示す。なお、図5には、比較例として、ビニル基を導入していないカーボンビーズ(日本カーボン社製「ニカビーズICB0520」、以下実施例において同じ。)を用いて、上記同様に製造されたエラストマー複合材料の結果も併せて示す。
(2) Evaluation of mechanical properties A dumbbell-shaped No. 7 test piece according to JIS K6251 was prepared from the elastomer composite material of the example, and a tensile test was performed according to the same JIS. The results are shown in FIG. In FIG. 5, as a comparative example, an elastomer composite material produced in the same manner as described above using carbon beads into which vinyl groups have not been introduced (“Nika Beads ICB0520” manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd., the same in the following examples). The results are also shown.

図5に示すように、実施例のエラストマー複合材料によると、降伏点は現れなかった。一方、比較例のエラストマー複合材料では、伸びが約50%になると、降伏点が現れた。降伏点は、カーボンビーズがマトリックスのEPDMから剥がれることにより生じると考えられる。これより、実施例のエラストマー複合材料では、EPDMとビニル基導入カーボンビーズとの共架橋により、両者の接着性が向上していることがわかる。また、実施例のエラストマー複合材料は、比較例のエラストマー複合材料と比較して、切断時の引張応力は約2倍に達した。以上より、実施例のエラストマー複合材料では、引張強度が向上していることが確認された。   As shown in FIG. 5, according to the elastomer composite material of the example, no yield point appeared. On the other hand, in the elastomer composite material of the comparative example, the yield point appeared when the elongation reached about 50%. The yield point is believed to be caused by the separation of the carbon beads from the matrix EPDM. From this, it can be seen that, in the elastomer composite material of the example, the adhesion between the two is improved by co-crosslinking of EPDM and vinyl group-introduced carbon beads. Moreover, the elastomer composite material of an Example reached about twice the tensile stress at the time of a cutting | disconnection compared with the elastomer composite material of a comparative example. From the above, it was confirmed that the tensile strength was improved in the elastomer composite material of the example.

(3)耐久性の評価
上記実施例のエラストマー複合材料を、変形センサ材料として使用した場合の耐久性を評価するため、以下の加振試験を行った。
(3) Evaluation of durability In order to evaluate the durability when the elastomer composite material of the above example was used as a deformation sensor material, the following vibration test was performed.

(a)センサ用サンプルの作製
上記実施例のエラストマー複合材料の製造において、調製したエラストマー組成物を、縦100mm、横5mm、厚さ2mmの長尺板状に成形して成形体とした。この成形体を金型に充填し、長手方向両端に一対の電極を配置して、170℃で20分間プレス加硫することにより、センサ素子を得た。得られたセンサ素子の一方の表面に拘束板を固定して、実施例のセンサ用サンプルとした。図6に、作製したセンサ用サンプルの正面図を示す。図6に示すように、センサ用サンプル2は、センサ素子20と拘束板22とを備えている。拘束板22は、ポリイミド製であって、縦120mm、横10mm、厚さ0.4mmの帯状を呈している。センサ素子20は、拘束板22の表面に固定されている。センサ素子20の両端には電極21a、21bが各々固定されている。電極21a、21bは、共に短冊状を呈しており、センサ素子20と拘束板22との間に、介装されている。電極21a、21bには、各々導線(図略)が接続されている。
(A) Production of sample for sensor In the production of the elastomer composite material of the above example, the prepared elastomer composition was molded into a long plate shape having a length of 100 mm, a width of 5 mm, and a thickness of 2 mm to obtain a molded body. The molded body was filled in a mold, a pair of electrodes were arranged at both ends in the longitudinal direction, and press vulcanized at 170 ° C. for 20 minutes to obtain a sensor element. A restraint plate was fixed to one surface of the obtained sensor element to obtain a sensor sample of the example. FIG. 6 shows a front view of the produced sensor sample. As shown in FIG. 6, the sensor sample 2 includes a sensor element 20 and a restraint plate 22. The restraint plate 22 is made of polyimide and has a strip shape of 120 mm in length, 10 mm in width, and 0.4 mm in thickness. The sensor element 20 is fixed to the surface of the restraining plate 22. Electrodes 21a and 21b are fixed to both ends of the sensor element 20, respectively. The electrodes 21a and 21b both have a strip shape, and are interposed between the sensor element 20 and the restraining plate 22. Conductive wires (not shown) are connected to the electrodes 21a and 21b, respectively.

(b)試験装置および試験方法
図7に、試験装置の模式図を示す。図7に示すように、試験装置4は、上端ホルダ40と下端ホルダ41と加振ジグ42とを備えている。上端ホルダ40は、不動であり、センサ用サンプル2の長手方向一端(上端)を把持している。下端ホルダ41は、上端ホルダ40に対して、下方に離間して配置されている。下端ホルダ41は、加振ジグ42に固定されている。加振ジグ42は、上下方向に繰り返し移動可能である。下端ホルダ41は、センサ用サンプル2の長手方向他端(下端)を把持している。
(B) Test apparatus and test method FIG. 7 shows a schematic diagram of the test apparatus. As shown in FIG. 7, the test apparatus 4 includes an upper end holder 40, a lower end holder 41, and a vibration jig 42. The upper end holder 40 is immovable and holds one end (upper end) of the sensor sample 2 in the longitudinal direction. The lower end holder 41 is arranged to be spaced downward with respect to the upper end holder 40. The lower end holder 41 is fixed to the vibration jig 42. The vibration jig 42 can be repeatedly moved in the vertical direction. The lower end holder 41 holds the other end (lower end) of the sensor sample 2 in the longitudinal direction.

加振ジグ42を上下方向に動かすと、上端ホルダ40〜下端ホルダ41間の間隔が収縮、拡大する。これにより、センサ用サンプル2は湾曲変形する。センサ素子20の電気抵抗値は、電極21a、21b等から外部回路(図略)に出力される。センサ用サンプル2に対する「無歪み→湾曲変形→無歪み」を1サイクルとして、所定のサイクルごとに、1サイクルにおける電気抵抗の変化量を測定した。電気抵抗測定時の加振周波数は、10mm/1Hzとし、それ以外の加振周波数は、10mm/5Hzとした。   When the vibration jig 42 is moved in the vertical direction, the interval between the upper end holder 40 and the lower end holder 41 contracts and expands. Thereby, the sensor sample 2 is curved and deformed. The electrical resistance value of the sensor element 20 is output to an external circuit (not shown) from the electrodes 21a, 21b and the like. “No distortion → curvature deformation → no distortion” with respect to the sensor sample 2 was taken as one cycle, and the amount of change in electrical resistance in one cycle was measured every predetermined cycle. The excitation frequency at the time of measuring electrical resistance was 10 mm / 1 Hz, and the other excitation frequencies were 10 mm / 5 Hz.

(c)試験結果
上記加振試験の結果を図8に示す。図8には、初期の電気抵抗変化量(ΔR)に対する、各サイクル(1000回目、10000回目)における電気抵抗変化量(ΔR)の割合[ΔR/ΔR×100(%)]を示す。なお、図8には、比較例として、ビニル基を導入していないカーボンビーズを用いたエラストマー複合材料から作製されたセンサ用サンプルの結果も併せて示す。
(C) Test result The result of the said vibration test is shown in FIG. FIG. 8 shows the ratio [ΔR n / ΔR 0 × 100 (%)] of the electric resistance change amount (ΔR n ) in each cycle (1000th time and 10000th time) to the initial electric resistance change amount (ΔR 0 ). Show. In addition, in FIG. 8, the result of the sample for sensors produced from the elastomer composite material using the carbon bead which has not introduce | transduced the vinyl group is also shown as a comparative example.

図8に示すように、実施例のセンサ用サンプルによると、サイクル回数を重ねても、すなわち、繰り返し湾曲変形しても、比較例のセンサ用サンプルと比較して、電気抵抗の変化量の低下が小さくなった。この理由は次のように考えられる。すなわち、実施例のエラストマー複合材料によると、EPDMとビニル基導入カーボンビーズとの接着性が良好であるため、湾曲変形を繰り返しても、ビニル基導入カーボンビーズが凝集しにくい。このため、湾曲変形を繰り返しても、初期の三次元的な導電パスが維持される。以上より、実施例のエラストマー複合材料は、弾性変形を繰り返しても、初期の電気抵抗の増加挙動を維持することができ、耐久性に優れることが確認された。   As shown in FIG. 8, according to the sensor sample of the example, even if the number of cycles is repeated, that is, repeatedly curved and deformed, the amount of change in electrical resistance is reduced as compared with the sensor sample of the comparative example. Became smaller. The reason is considered as follows. That is, according to the elastomer composite material of the example, the adhesion between the EPDM and the vinyl group-introduced carbon beads is good, and therefore the vinyl group-introduced carbon beads are less likely to aggregate even if the curved deformation is repeated. For this reason, the initial three-dimensional conductive path is maintained even when the curved deformation is repeated. From the above, it was confirmed that the elastomer composite material of the example can maintain the initial increase in electrical resistance even after repeated elastic deformation and is excellent in durability.

(4)温度依存性の評価
上記実施例のエラストマー複合材料を、変形センサ材料として使用した場合の温度依存性を評価するため、以下の試験を行った。
(4) Evaluation of temperature dependence In order to evaluate temperature dependence at the time of using the elastomer composite material of the said Example as a deformation | transformation sensor material, the following tests were done.

(a)センサ素子の作製
上記実施例のエラストマー複合材料の製造において、調製したエラストマー組成物を、縦40mm、横40mm、厚さ5mmのシート状に成形して成形体とした。この成形体を金型に充填し、厚さ方向両端に一対の電極を配置して、170℃で20分間プレス加硫した。これを10mm四方に切り出して、実施例のセンサ素子とした。
(A) Production of Sensor Element In the production of the elastomer composite material of the above examples, the prepared elastomer composition was molded into a sheet having a length of 40 mm, a width of 40 mm, and a thickness of 5 mm to obtain a molded body. The molded body was filled in a mold, a pair of electrodes were disposed at both ends in the thickness direction, and press vulcanized at 170 ° C. for 20 minutes. This was cut into a 10 mm square, and used as the sensor element of the example.

(b)試験装置および試験方法
図9に、試験装置の模式図を示す。図9に示すように、試験装置5は、ハウジング50と押圧ジグ51とを備えている。ハウジング50の内部は所定の温度に制御可能である。センサ素子52は、センサ本体520と、センサ本体520の厚さ方向(上下方向)両端に配置された一対の電極521a、521bと、からなる。センサ素子52は、電極521bを下にして、ハウジング50の底壁に固定されている。なお、電極521bとハウジング50底壁とは絶縁されている。電極521a、521bは、外部のインピーダンスアナライザ53(Solartron社製)に接続されている。押圧ジグ51は、センサ素子52の上方に配置されている。押圧ジグ51は、ハウジング50の頂壁を貫通して配置されており、上下方向に往復動可能である。
(B) Test apparatus and test method FIG. 9 shows a schematic diagram of the test apparatus. As shown in FIG. 9, the test apparatus 5 includes a housing 50 and a pressing jig 51. The inside of the housing 50 can be controlled to a predetermined temperature. The sensor element 52 includes a sensor main body 520 and a pair of electrodes 521a and 521b disposed at both ends in the thickness direction (vertical direction) of the sensor main body 520. The sensor element 52 is fixed to the bottom wall of the housing 50 with the electrode 521b facing down. The electrode 521b and the bottom wall of the housing 50 are insulated. The electrodes 521a and 521b are connected to an external impedance analyzer 53 (manufactured by Solartron). The pressing jig 51 is disposed above the sensor element 52. The pressing jig 51 is disposed through the top wall of the housing 50 and can reciprocate in the vertical direction.

押圧ジグ51は、センサ素子52を電極521a側から所定量だけ圧縮する。なお、押圧ジグ51と電極521aとは絶縁されている。これにより、センサ素子52は圧縮変形する。センサ素子52の変形量は、押圧ジグ51と一体化されているマイクロメータ54により測定される。センサ素子52の電気抵抗値は、インピーダンスアナライザ53により測定される。このようにして、20℃、80℃、120℃の各温度下における、センサ素子52の変形量に対するインピーダンス(周波数0.1kHz)を測定した。   The pressing jig 51 compresses the sensor element 52 by a predetermined amount from the electrode 521a side. The pressing jig 51 and the electrode 521a are insulated. Thereby, the sensor element 52 is compressed and deformed. The amount of deformation of the sensor element 52 is measured by a micrometer 54 that is integrated with the pressing jig 51. The electric resistance value of the sensor element 52 is measured by the impedance analyzer 53. Thus, the impedance (frequency 0.1 kHz) with respect to the deformation amount of the sensor element 52 under each temperature of 20 ° C., 80 ° C., and 120 ° C. was measured.

(c)試験結果
上記試験の結果を図10に示す。また、図11に、比較例として、ビニル基を導入していないカーボンビーズを用いたエラストマー複合材料から作製されたセンサ素子の試験結果を示す。まず、図11に示すように、比較例のセンサ素子の場合には、無荷重状態(変形量0μm)におけるインピーダンスは、図11中に点線矢印で示すように、高温になるほど増加した。つまり、比較例のセンサ素子によると、高温下では無荷重状態における導電性が低くなることがわかる。また、変形量に対するインピーダンスの挙動は、20℃では増加挙動であったが、80℃、120℃では、一旦減少した後で増加するという不安定な挙動を示した。
(C) Test result The result of the said test is shown in FIG. FIG. 11 shows a test result of a sensor element manufactured from an elastomer composite material using carbon beads into which a vinyl group is not introduced as a comparative example. First, as shown in FIG. 11, in the case of the sensor element of the comparative example, the impedance in the no-load state (deformation amount 0 μm) increased as the temperature increased as indicated by the dotted arrow in FIG. That is, according to the sensor element of the comparative example, it can be seen that the electrical conductivity in the no-load state is lowered at high temperatures. The impedance behavior with respect to the deformation amount increased at 20 ° C., but at 80 ° C. and 120 ° C., it showed an unstable behavior of increasing once after decreasing.

これに対して、実施例のセンサ素子の場合には、図10に示すように、無荷重状態(変形量0μm)におけるインピーダンスは、いずれの温度であっても、100〜1000Ωの範囲内の低い値となった。つまり、実施例のセンサ素子によると、温度によらず、無荷重状態における導電性は高いことがわかる。また、いずれの温度においても、変形量が増加するに従ってインピーダンスは増加した。実施例のセンサ素子では、EPDMと、熱膨張しにくいビニル基導入カーボンビーズとが、共架橋により固定されている。このため、高温になってもEPDMの膨張が抑制され、無荷重状態における導電性の低下が抑制されたと考えられる。また、EPDMの膨張による三次元的な導電パスの減少が抑制されるため、高温になっても、所望の電気抵抗の増加挙動が得られたと考えられる。   On the other hand, in the case of the sensor element of the example, as shown in FIG. 10, the impedance in the no-load state (deformation amount 0 μm) is low in the range of 100 to 1000Ω at any temperature. Value. That is, according to the sensor element of the example, it can be seen that the conductivity in the no-load state is high regardless of the temperature. At any temperature, the impedance increased as the deformation amount increased. In the sensor element of the example, EPDM and vinyl group-introduced carbon beads that are difficult to thermally expand are fixed by co-crosslinking. For this reason, even if it becomes high temperature, it is thought that expansion of EPDM was suppressed and the fall of the electroconductivity in a no-load state was suppressed. In addition, since the decrease in the three-dimensional conductive path due to the expansion of EPDM is suppressed, it is considered that the desired increase in electrical resistance was obtained even at high temperatures.

以上説明したように、本発明のエラストマー複合材料によると、例えば、電気抵抗の増加に基づいて、対象となる部材、部位に作用する荷重、および部材、部位の様々な変形を検出することができる。したがって、本発明のエラストマー複合材料は、変形センサ材料として有用である。また、弾性変形可能なエラストマーを母材とするため、部材、部位に生じる圧縮、伸張、曲げ等の様々な変形を検出することができる。また、エラストマーは加工性に優れ、形状設計の自由度が高い。よって、部材、部位の広範囲における荷重、変形を検出することができる。また、エラストマーの種類、炭素系フィラーの充填状態や充填率等を調整することにより、無荷重状態における電気抵抗値を所定の範囲に設定することができる。このため、検出可能な荷重、弾性変形量の範囲、つまり、検出レンジを大きくすることができる。加えて、弾性変形量に対する電気抵抗の増加挙動を調整することができるため、所望の応答感度を実現することができる。   As described above, according to the elastomer composite material of the present invention, for example, based on an increase in electrical resistance, a target member, a load acting on the part, and various deformations of the member and the part can be detected. . Therefore, the elastomer composite material of the present invention is useful as a deformation sensor material. In addition, since an elastically deformable elastomer is used as a base material, various deformations such as compression, expansion, bending, etc. occurring in members and parts can be detected. Elastomers are excellent in processability and have a high degree of freedom in shape design. Therefore, it is possible to detect loads and deformations in a wide range of members and parts. Moreover, the electrical resistance value in a no-load state can be set within a predetermined range by adjusting the type of elastomer, the filling state and filling rate of the carbon-based filler, and the like. For this reason, the range of detectable load and elastic deformation amount, that is, the detection range can be increased. In addition, since the increase behavior of the electrical resistance with respect to the elastic deformation amount can be adjusted, a desired response sensitivity can be realized.

エラストマー複合材料の荷重印加前の導電パスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the electroconductive path before the load application of an elastomer composite material. 同エラストマー複合材料の荷重印加後の導電パスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the conductive path after the load application of the same elastomer composite material. 本発明のエラストマー複合材料におけるエラストマーと炭素系フィラーとの結合状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the coupling | bonding state of the elastomer and carbonaceous filler in the elastomer composite material of this invention. エラストマー組成物におけるパーコレーションカーブの模式図である。It is a schematic diagram of the percolation curve in an elastomer composition. 実施例における引張試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the tension test in an Example. 実施例における加振試験で使用したセンサ用サンプルの正面図である。It is a front view of the sample for sensors used in the vibration test in an Example. 同加振試験の試験装置の模式図である。It is a schematic diagram of the testing apparatus of the same vibration test. 同加振試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the same vibration test. 実施例における温度依存性評価試験の試験装置の模式図である。It is a schematic diagram of the testing apparatus of the temperature dependence evaluation test in an Example. 同温度依存性評価試験の結果を示すグラフである(実施例)。It is a graph which shows the result of the same temperature dependence evaluation test (Example). 同温度依存性評価試験の結果を示すグラフである(比較例)。It is a graph which shows the result of the same temperature dependence evaluation test (comparative example).

符号の説明Explanation of symbols

10:炭素系フィラー 11:エラストマー 12:架橋性官能基
2:センサ用サンプル 20:センサ素子 21a、21b:電極 22:拘束板
4:試験装置 40:上端ホルダ 41:下端ホルダ 42:加振ジグ
5:試験装置 50:ハウジング 51:押圧ジグ
52:センサ素子 520:センサ本体 521a、521b:電極
53:インピーダンスアナライザ 54:マイクロメータ
100:エラストマー複合材料 101:エラストマー 102:導電性フィラー
103:炭素系フィラー
P:導電パス P1:導電パス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Carbon-type filler 11: Elastomer 12: Crosslinkable functional group 2: Sensor sample 20: Sensor element 21a, 21b: Electrode 22: Restraint plate 4: Test apparatus 40: Upper end holder 41: Lower end holder 42: Excitation jig 5 : Test apparatus 50: Housing 51: Pressing jig 52: Sensor element 520: Sensor body 521a, 521b: Electrode 53: Impedance analyzer 54: Micrometer 100: Elastomer composite material 101: Elastomer 102: Conductive filler 103: Carbon filler P : Conductive path P1: Conductive path

Claims (9)

エラストマーと、グラフェン層状構造を持つ炭素系フィラーと、を有し、
該炭素系フィラーの表面には、架橋性官能基を持つメタロセン誘導体を用いた配位子交換反応により、予め該架橋性官能基が導入されており、
該炭素系フィラーの表面の該架橋性官能基と該エラストマーとが共架橋していることを特徴とするエラストマー複合材料。
Having an elastomer and a carbon-based filler having a graphene layer structure,
On the surface of the carbon-based filler, the crosslinkable functional group is introduced in advance by a ligand exchange reaction using a metallocene derivative having a crosslinkable functional group,
An elastomer composite material, wherein the crosslinkable functional group on the surface of the carbon filler and the elastomer are co-crosslinked.
前記架橋性官能基は、ビニル基、アミノ基、エポキシ基、カルボキシ基、水酸基から選ばれる一種以上を含む請求項1に記載のエラストマー複合材料。   The elastomer composite material according to claim 1, wherein the crosslinkable functional group includes one or more selected from a vinyl group, an amino group, an epoxy group, a carboxy group, and a hydroxyl group. 前記架橋性官能基を持つメタロセン誘導体の分子量は、200以上2000以下である請求項1または請求項2に記載のエラストマー複合材料。   The elastomer composite material according to claim 1 or 2, wherein the metallocene derivative having a crosslinkable functional group has a molecular weight of 200 or more and 2000 or less. 前記炭素系フィラーは、熱硬化性樹脂を炭化して製造されたカーボンビーズ、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、メソカーボンマイクロビーズ、気相成長炭素繊維から選ばれる一種以上を含む請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のエラストマー複合材料。   The carbon-based filler includes one or more selected from carbon beads, carbon black, carbon nanotubes, mesocarbon microbeads, and vapor-grown carbon fibers produced by carbonizing a thermosetting resin. The elastomer composite material according to any one of the above. 前記炭素系フィラーは略真球状を呈し、該炭素系フィラーの平均粒子径は、0.05μm以上100μm以下である請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のエラストマー複合材料。   The elastomer composite material according to any one of claims 1 to 4, wherein the carbon-based filler has a substantially spherical shape, and an average particle size of the carbon-based filler is 0.05 µm or more and 100 µm or less. 前記エラストマーは、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴムから選ばれる一種以上を含む請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のエラストマー複合材料。   6. The elastomer according to claim 1, wherein the elastomer includes one or more selected from silicone rubber, ethylene-propylene copolymer rubber, natural rubber, styrene-butadiene copolymer rubber, acrylonitrile-butadiene copolymer rubber, and acrylic rubber. The elastomer composite material described in 1. 前記炭素系フィラーは略真球状を呈し、前記エラストマー中に略単粒子状態でかつ高充填率で配合されており、
弾性変形可能であって、弾性変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のエラストマー複合材料。
The carbon-based filler has a substantially spherical shape, and is blended in the elastomer in a substantially single particle state with a high filling rate,
The elastomer composite material according to any one of claims 1 to 6, wherein the elastomer composite material is elastically deformable and increases in electrical resistance as the amount of elastic deformation increases.
前記エラストマーと前記炭素系フィラーとを有するエラストマー組成物の、該炭素系フィラーの配合量と電気抵抗との関係を表すパーコレーションカーブにおいて、電気抵抗変化が飽和する第二変極点の該炭素系フィラーの配合量(飽和体積分率:φs)が35vol%以上である請求項7に記載のエラストマー複合材料。   In the percolation curve representing the relationship between the blending amount of the carbon-based filler and the electric resistance of the elastomer composition having the elastomer and the carbon-based filler, the carbon-based filler at the second inflection point where the electric resistance change is saturated. The elastomer composite material according to claim 7, wherein the blending amount (saturated volume fraction: φs) is 35 vol% or more. 前記炭素系フィラーの充填率は、エラストマー複合材料全体の体積を100vol%とした場合の30vol%以上65vol%以下である請求項7または請求項8に記載のエラストマー複合材料。   9. The elastomer composite material according to claim 7, wherein a filling rate of the carbon-based filler is 30 vol% or more and 65 vol% or less when the volume of the entire elastomer composite material is 100 vol%.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011158907A1 (en) * 2010-06-16 2011-12-22 積水化学工業株式会社 Polyolefin resin composition and process for producing same
JP2012021128A (en) * 2010-06-16 2012-02-02 Sekisui Chem Co Ltd Polyolefin-based resin composition
JP2014076909A (en) * 2012-10-09 2014-05-01 Sekisui Chem Co Ltd Method for producing modified-graphene-like carbon material, modified-graphene-like carbon material, and resin composite material
CN107746489A (en) * 2016-09-27 2018-03-02 钟光 It is a kind of to use rubber composite of composite nano carbon and preparation method thereof
CN114162962A (en) * 2021-11-04 2022-03-11 凌志环保股份有限公司 Biological bed with spring steel wire net frame combined packing

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011158907A1 (en) * 2010-06-16 2011-12-22 積水化学工業株式会社 Polyolefin resin composition and process for producing same
JP2012021128A (en) * 2010-06-16 2012-02-02 Sekisui Chem Co Ltd Polyolefin-based resin composition
JP2014076909A (en) * 2012-10-09 2014-05-01 Sekisui Chem Co Ltd Method for producing modified-graphene-like carbon material, modified-graphene-like carbon material, and resin composite material
CN107746489A (en) * 2016-09-27 2018-03-02 钟光 It is a kind of to use rubber composite of composite nano carbon and preparation method thereof
CN107746489B (en) * 2016-09-27 2019-12-03 青岛泰歌新材料科技有限公司 A kind of rubber composite material and preparation method thereof using composite nano carbon
CN110818977A (en) * 2016-09-27 2020-02-21 青岛泰歌新材料科技有限公司 Rubber composite material using composite nano carbon and preparation method thereof
CN110818977B (en) * 2016-09-27 2022-11-04 青岛泰歌新材料科技有限公司 Rubber composite material using composite nano carbon and preparation method thereof
CN114162962A (en) * 2021-11-04 2022-03-11 凌志环保股份有限公司 Biological bed with spring steel wire net frame combined packing
CN114162962B (en) * 2021-11-04 2023-05-23 凌志环保股份有限公司 Biological bed with spring steel wire net rack combined packing

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