JP2013134191A - 感圧センサケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】荷重に対する感度が高く、少しの荷重でも圧力を関知することが可能な感圧センサケーブルを提供する。
【解決手段】線状の内導体２の周囲に、絶縁体からなる絶縁介在３、導電層４が順次積層され、前記絶縁介在に３より前記内導体２と前記内導体層４の間に空隙が形成されている感圧センサケーブル１であり、前記導電層４が導電性ゴム層４１を有し、外部から圧力が加わらない状態では前記内導体２と前記導電層４が前記空隙により非接触状態に保持され、圧力が加わった状態では前記内導体２と前記導電層が接触し導通可能となるように形成した。
【選択図】図２

Description

本発明はケーブル状の感圧センサからなる感圧センサケーブルに関する。

ケーブル状に形成された接触式の感圧センサが、感圧センサケーブル（以下、単にセンサケーブルということもある）として自動車、電気、電子機器等に使用されている。従来のセンサケーブルは、例えば、同軸ケーブル状をなし、芯線の外周に、円筒状の導電ゴム層、感圧体、センサ電極、絶縁性の外皮が順次積層された構造が公知である（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に記載のセンサケーブルは、前記導電ゴム層がカーボンを含有するゴム材料により形成されている。また上記センサケーブルの感圧体は、磁性材料としてニッケル粉末が分散されたゴム材料（ニッケル含有感圧体）により形成されている。上記従来のセンサケーブルは、ケーブルに外側から圧力が加わり感圧体が変形すると抵抗値が変化することを利用して、圧力を検知するものである。

特開２００６−３００５５９号公報

しかしながら、上記従来のセンサケーブルは、感圧体含有タイプであり、圧力による抵抗値変化を利用している。そのため微小圧力では抵抗値変化を読み取りにくいという問題があった。

本発明の課題は、上記従来技術の欠点を解消しようとするものであり、荷重に対する感度が高く、少しの荷重でも圧力を関知することが可能であり、圧力に対する感度が良好な感圧センサケーブルを提供することにある。

上記課題を解決するため本発明の感圧センサケーブルは、
線状の内導体の周囲に、絶縁体からなる絶縁介在及び導電層が順次積層され、前記絶縁介在により前記内導体と前記導電層の間に空隙が形成されている感圧センサケーブルであって、
前記導電層が導電性ゴム層を有し、
前記感圧センサケーブルに外部から圧力が加わらない状態では前記内導体と前記導電層が前記空隙により非接触状態に保持され、圧力が加わった状態では前記内導体と前記導電層が接触し導通可能に形成されていることを要旨とするものである。

本発明の感圧センサケーブルにおいて、前記絶縁介在が、紙、プラスチックフィルム、絶縁電線、ゴムからなる群から選ばれる一種又は二種以上を含むことが好ましい。

本発明の感圧センサケーブルにおいて、前記絶縁介在は、前記内導体の周囲に、隣接する絶縁介在同士の間が所定の間隔を有するように、螺旋状に巻き回されていることが好ましい。

本発明の感圧センサケーブルにおいて、前記導電性ゴム層の体積固有抵抗が１０^−１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。

本発明の感圧センサケーブルにおいて、前記導電性ゴム層が、ゴム成分と導電性フィラーを含有し、前記ゴム成分が、シリコーンゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴムからなる群から選ばれる一種又は二種以上を含むことが好ましい。

本発明の感圧センサケーブルにおいて、前記導電層の外周に絶縁被覆層が形成されていることが好ましい。

本発明に係る感圧センサケーブルは、線状の内導体の周囲に、絶縁体からなる絶縁介在及び導電層が順次積層され、前記絶縁介在により前記内導体と前記導電層の間に空隙が形成されている感圧センサケーブルであって、前記導電層が導電性ゴム層を有し、前記感圧センサケーブルに外部から圧力が加わらない状態では前記内導体と前記導電層が前記空隙により非接触状態に保持され、圧力が加わった状態では前記導電層が前記内導体に接触し導通可能に形成されているから、従来の感圧体を用いた圧力による抵抗値変化を利用したセンサケーブルと比較して、荷重に対する感度が高く、少しの荷重でも圧力を関知することが可能であり、圧力に対する感度が良好である。

図１は本発明の感圧センサケーブルの一例を示す斜視図である。 図２は図１のＡ−Ａ線幅方向断面図である。 図３は図１のＢ−Ｂ線長手方向断面図である。 図４は図３の感圧センサケーブルに圧力が加わった状態を示す断面図である。 図５は本発明の感圧センサケーブルの他の例を示す断面図である。

実施例を用いて本発明を詳細に説明する。図１は本発明の感圧センサケーブルの一例を示し、端部を皮むきした状態を示す斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ線幅方向断面図であり、図３は図１のＢ−Ｂ線長手方向断面図である。尚、図２は感圧センサケーブルの端部を皮むきしない状態を示した。図１〜３に示す感圧センサケーブル１は、線状の内導体２の周囲に、絶縁体からなる絶縁介在３、導電性を有する導電層４が順次積層され、該導電層４の外側周囲が絶縁被覆層５により被覆されている。

絶縁介在３は、隣接する該絶縁介在同士の間が所定の間隔を有するように、螺旋状に巻き回されている。図２及び図３に示すように、感圧センサケーブル１は、絶縁介在３同士の間の部分が、内導体２と導電層４の間の空隙６として形成される。

導電層４は絶縁介在３の外側周囲の全体を被覆するように形成されている。また絶縁被覆層５も導電層４の外側周囲の全体を被覆するように形成されている。尚、感圧センサケーブル１の端部は、内導体２及び導電層４から外部に信号を出力できるように、内導体２及び導電層４が外部に露出していて、電気的に接続することが可能に形成されている。

感圧センサケーブル１は、外部から圧力が加わらない状態では、図２及び図３に示すように、内導体２と導電層４の間に絶縁介在３が介在することにより、非接触の状態になっている。

図４は、図３の感圧センサケーブルが外側から押圧されて、圧力Ｐが加わった状態を示す断面図である。図４に示すように、感圧センサケーブル１の外側が押され、絶縁被覆層５の上から圧力Ｐが加わると、絶縁介在３により形成されている空隙６の部分の導電層４が圧力により変形して、内導体２と導電層４が接触し、導通可能となる。

感圧センサケーブル１は、内導体２を芯電極とし、導電層４がセンサ電極として構成されている。感圧センサケーブル１の内導体２と導電層４の端部は、電流検出素子及び制御回路等に電気的に接続されている。感圧センサケーブル１は、内導体２と導電層４が接触して導通すると電流変化が生じるので、その電流変化を上記検出素子で検出することで圧力を感知することができる。

従来、この種センサケーブルは、感圧体を含有する感圧体層を設けて、該感圧体層が圧力を受けた際に抵抗値が変化することによる電流値の変化を測定することで、圧力変化を検知していた。これに対し本発明のセンサケーブルは、内導体２と導電層４が接触して電気的に導通したことを検知して圧力を検知するものである。電気的な導通を検出することで、感圧体の抵抗値変化を利用した圧力を検出する場合と比較して、感度が高いセンサケーブルを得ることができた。

内導体２は、通常の電線の内導体等を用いることができる。内導体２としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム等を用いることができる。内導体２の太さは感圧センサケーブル１の太さ等に応じて適宜選択することができ、特に限定されないが、例えば、０．１〜２．０ｍｍの範囲が好ましい。

絶縁介在３は、例えば絶縁紙、プラスチックフィルム、アラミド繊維等の繊維、絶縁電線、絶縁性のゴム等の絶縁体が用いられる。図１に示す感圧センサケーブル１の絶縁介在３は、螺旋状に巻付けた形状であるが、絶縁介在３はこの形状に限定されるものではない。絶縁介在３は、内導体２と導電層４との間に介在し、センサケーブル１に圧力が加わらない場合には、内導体２と導電層４の間に形成されている空隙を保持して、両者を絶縁保持することが可能な形状であればよい。

絶縁介在３の形状としては、上記螺旋状以外の構造として、例えば、網目状に形成した網目状ゴムを用いることができる。また、絶縁介在３は、細い絶縁性の繊維からなる糸を編んだ編物等を用いることもできる。網目状ゴムや編物の網目の大きさは、外部から圧力が加わった際に、その網目の隙間から導電層４が内導体２に接触することが可能な大きさであればよい。

導電層４は、ゴム成分と導電性フィラーを含有する導電性ゴム層４１から形成されている。導電性ゴム層４１のゴム成分は架橋ゴムを用いることが、耐熱性に優れたゴム層を形成することができるため好ましい。

センサケーブルとして良好な感度（荷重に対する電気抵抗値の低下度合い）を発揮するためには、導電性ゴム層４１の体積固有抵抗は、１０^-１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。導電性ゴム層４１の体積固有抵抗が１０^-１Ω・ｃｍ以下であれば、導電層４の電気抵抗が十分低くなって、導電層４と内導体２との電気的接続を確実に行うことができる。導電性ゴム層４１の体積固有抵抗を調節するには、導電性ゴム層４１を構成するゴム成分の種類、導電性フィラーの種類、添加量等を適宜選択すればよい。

導電性ゴム層４１のゴム成分としては、センサケーブル１において導電性ゴム層４１が圧力変化により変形して、内導体２と接触して導通することが可能なゴム弾性を有するものであれば特に限定されず用いることができる。導電性ゴム層４１は、センサケーブル１が少しの荷重で弱い圧力を受けた場合、ゴム成分により容易に変形して内導体２と接触する。内導体２と導電性ゴム層４１の接触による電流変化を読み取ることは容易であり、感度の高いセンサケーブル１を得ることができる。

導電性ゴム層４１のゴム成分は、架橋ゴム、非架橋ゴムのいずれでもよい。上記ゴム成分は、例えばシリコーンゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム等が挙げられる。上記ゴムは、一種単独で使用しても二種以上を混合して使用しても、いずれでもよい。ゴム成分に、上記のゴムを用いた場合、柔軟性、耐熱性に優れ、荷重に対する感度が高く、少しの荷重で内導体２と導電層４を容易に接触させることができる。

上記シリコーンゴムとしては、架橋剤を混練した後、加熱架橋させることで弾性体となるミラブル型（加熱架橋型）、或いは架橋前は液状である液状ゴム型のいずれを用いてもよい。液状ゴム型シリコーンゴムは、室温付近で架橋が可能な室温架橋型（ＲＴＶ）と、混合後１００℃付近で加熱すると架橋する低温架橋型（ＬＴＶ）がある。

上記ミラブル型シリコーンゴムは、架橋温度が１８０℃以上と比較的高温であり安定性が良いので、混練の際の混合がし易く、作業性に優れるという利点がある。これに対し、液状ゴム型シリコーンゴムは、架橋温度が通常１２０℃程度と低温であるため、安定性が低く混練の際の発熱を低く抑制する必要があり、温度の管理などが煩わしくなるおそれがある。ミラブル型シリコーンゴムは、直鎖状のオルガノポリシロキサンを主原料（生ゴム）として、補強充填剤、増量充填剤、分散促進剤、その他添加剤などを配合したゴムコンパウンドとして市販されているものを用いてもよい。

架橋アクリルゴムは、未架橋のアクリルゴムと導電性フィラー等を含む組成物を所定の形状に成形した後、加熱してアクリルゴムを架橋処理することで架橋されたものである。アクリルゴムは、アクリル酸エステルを主成分とする。

上記アクリルゴムは、例えばアクリル酸エチルを主成分とし、アクリル酸ブチル、アクリロニトリル等の他のモノマーと、架橋を行うためのコモノマーと共重合させたものが挙げられる。アクリルゴムの架橋を行うためのコモノマーとしては、２−クロロエチルビニルエーテル等の含ハロゲン化合物、グリシジルアクリレート、アリルグリシジルエーテル等のエポキシ系化合物、エチリデンノルボルネン等のジエン系化合物等が挙げられる。上記アクリルゴムは、市販されているものを用いてもよい。

架橋エチレン−プロピレンゴムは、未架橋のエチレン、プロピレン、ジエン等の共重合体からなるゴムと導電性フィラー等を含む組成物を、加熱等して架橋させて得られるものである。上記共重合体からなるゴムは、エチレン−プロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）がある。上記ジエンとしては、エチリデンンノルボルネン（ＥＮＢ）、ジシクロペンタジエン（ＤＣＰ）等が挙げられる。

架橋スチレン−ブタジエンゴムは、スチレンとブタジエンを乳化重合又は溶液重合等で重合させたスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）と導電性フィラー等を含む組成物を所定の形状に成形した後、加熱等によりスチレン−ブタジエンゴムを架橋処理することで架橋されたものである。

架橋アクリロニトリル−ブタジエンゴムは、アクリルニトリルとブタジエンの共重合ゴム（ＮＢＲ）を加熱等により架橋処理することで架橋されたものである。アクリルニトリル−ブタジエン共重合ゴムは、第３のモノマーとして、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル等と共重合し反応性末端基を有するものや、両末端が、カルボキシル基、メルカプト基、水酸基等になったテレケリック型等を用いることができる。

架橋クロロプレンゴムは、クロロプレンゴム（ＣＲ）を加熱等により架橋処理することで架橋されたものである。クロロプレンゴムは、アセチレンを原料としたクロロプレンや、ブタジエンを原料としたクロロプレンを、乳化重合等により重合させることで得られる。

架橋エピクロルヒドリンゴムは、エピクロルヒドリンゴムを加熱等により架橋処理することで架橋されたものである。エピクロルヒドリンゴムは、エピクロルヒドリン単独重合体（ＣＯ）、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドの共重合体（ＥＣＯ）、エピクロルヒドリンとアリルグリシジルエーテルの共重合体、エピクロルヒドリン、エチレンオキサイド、アリルグリシジルエーテルの三元共重合体（ＧＥＣＯ）等がある。

架橋イソプレンゴムは、ポリイソプレン（イソプレンゴム：ＩＲ）を加熱等により架橋処理することで架橋されたものである。イソプレンゴムは、チーグラー系触媒又はリチウム系触媒を用いたイソプレンの溶液重合等により得られる。

導電層４に用いられる上記導電性フィラーとしては、例えば、カーボンブラック、黒鉛粉末、炭素繊維、黒鉛繊維、金属粉末等が挙げられる。これらの導電性フィラーは一種単独で使用しても、二種以上を混合して使用しても、いずれでもよい。

上記カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック等のいずれを用いてもよいが、導電性グレードを用いることが好ましい。カーボンブラックとしては、例えば、電気化学工業社の商品名「デンカブラック」シリーズ、東海カーボン社の商品名「シースト」シリーズ、ライオン社の商品名「ケッチェンブラック」シリーズ、三菱化学社の商品名「三菱カーボンブラック」シリーズ等が挙げられる。

上記黒鉛粉末は、天然黒鉛、人造黒鉛等が挙げられる。

上記炭素繊維は、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等が挙げられ、短繊維をチョップ化したものを用いることができる。

上記黒鉛繊維は、炭素繊維を黒鉛化したもの等が挙げられる。

上記金属粉末は、金粉、銀粉、銅粉、銅銀合金粉、ニッケル粉、アルミニウム粉等の粉末が挙げられる。中でも導電性、コスト等を考慮すると、銅粉が好ましい。銅粉としては、例えば、市販品として同和鉱業社の商品名「ＰＣＴ−９」、住友金属鉱山社の商品名「ＵＣＰ−０３０」、福田金属社の商品名「ＦＣＣ−１１５」、「ＣＥ−２５」、三井金属社の商品名「１０２０Ｙ」、「１５００Ｙ」、「１１１０」等が挙げられる

導電性フィラーの添加量は、導電層４の体積抵抗率が１０^−１Ω・ｃｍ以下となるように、架橋ゴム成分の導電性等に応じ、適宜量添加すれば良く特に限定されない。好ましい導電性フィラーの添加量は、架橋ゴム成分１００質量部に対し、１００〜５００質量部の範囲内である。上記導電性フィラーの添加量が１００質量部以上であれば、導電性が容易に得られる。また上記導電性フィラーの添加量が５００質量部を超えて多くなりすぎると、ゴムとしての柔軟性が損なわれる虞や、導電性ゴム組成物を混練する際の分散が困難になる虞があるが、５００質量部以下であれば、上記の虞がない。

上記の導電性フィラーの中でも、導電性が高い点から金属粉が好ましい。更に金属粉の中では、金、銀等は特に導電性が優れているが、コストが高いので、比較的安価である点から、銅粉が好ましい。

導電性フィラーは、粒径が小さくなると導電性が高くなるが、凝集し易くなって、分散性が低下する傾向がある。導電性フィラーは、導電性と分散性の点から、平均粒径が０．５〜２０μｍの範囲であるのが好ましい。

導電性フィラーは、表面処理剤により表面処理が施された表面処理フィラーを用いることが好ましい。導電性フィラーとして表面処理フィラーを用いることで、架橋ゴムに対する分散性を向上させることができる。導電性フィラーの分散性が向上すると、例えばフィラーを高充填することが可能となって、導電層の導電性を更に高めることができる。

導電性フィラーの表面処理剤としては、シランカップリング剤、有機高分子等が挙げられる。これらは、導電性フィラーや架橋ゴム成分等の種類に応じて、適宜選択することができる。例えば、ゴム成分が架橋シリコーンゴムの場合は、導電性フィラーの表面処理剤として、フィラー分散性が良好である点から、シランカップリング剤を用いることが好ましい。

上記シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン（ＫＢＭ−１００３）、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＫＢＭ−４０３）、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（ＫＢＭ−５０３）、３−アミノプロピルトリメトキシシラン（ＫＢＭ−９０３）、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＫＢＭ−８０３）、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド（ＫＢＥ−８４６）、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン（ＫＢＭ−７１０３）等を挙げることができる（括弧内は、信越化学社の商品名である）。これらは、一種単独で使用しても、二種以上を混合して用いても、いずれでも良い。

導電性フィラーの表面処理に用いる前記シランカップリング剤の使用量は、導電性フィラーとシランカップリング剤の合計量に対し０．１〜１０質量％の範囲内が好ましい。シランカップリング剤の使用量は、より好ましくは、０．５〜８質量％の範囲内である。シランカップリング剤の使用量が０．１質量％未満では、耐摩耗性向上効果が小さくなる虞があり、１０質量％を超えると、導電性フィラーが凝集する虞がある。

シランカップリング剤による導電性フィラーの表面処理方法は、特に限定されず、所定の粒径のフィラーに表面処理してもよいし、製造時に同時に処理してもよい。又、処理方法としては、溶媒を用いた湿式処理でもよいし、溶媒を用いない乾式処理でもよい。湿式処理の際、好適な溶媒としては、ペンタン、ヘキサンヘプタン等の脂肪族系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒等が挙げられる。導電性フィラーの表面処理方法は、各種の混合装置等に導電性フィラーとシランカップリング剤を加え、混合することで処理を行うことができる。また導電性フィラーの表面処理は、組成物を作製する際に、表面処理剤を所望の添加剤と共に加えて混練してもよい。

ゴム成分として上記の架橋シリコーンゴム以外のゴムを使用する場合、導電性フィラーの表面処理剤としては、ゴム成分に対する分散性の点から有機高分子を用いるのが好ましい。有機高分子は、例えば、パラフィン系樹脂、オレフィン系樹脂などの炭化水素系樹脂が好ましい。炭化水素系樹脂は、具体的には、１−ヘプテン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセンなどのα−オレフィンの単独重合体、もしくは相互共重合体、或いはそれらの混合物、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、エチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）及びそれらの誘内導体などが挙げられる。表面処理剤は、上記樹脂を一種単独で使用しても、二種以上を併用しても、いずれでも良い。

表面処理剤として用いられる有機高分子は、変性剤により変性されていてもよい。上記変性剤としては、不飽和カルボン酸、或いはその誘内導体を用いることができる。具体的には不飽和カルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸などが挙げられる。不飽和カルボン酸の誘内導体としては、無水マレイン酸（ＭＡＨ）、マレイン酸モノエステル、マレイン酸ジエステルなどが挙げられる。このうち好ましいのは、マレイン酸、無水マレイン酸などである。なお、これらの有機高分子の変性剤は一種単独で使用しても、二種以上を併用しても、いずれでもよい。

有機高分子に酸を導入する方法としては、グラフト法や直接法等が挙げられる。また酸変性量としては、有機高分子と変性剤の合計量の０．１〜２０質量％の範囲で用いることができる。酸変性量は、好ましくは有機高分子と変性剤の合計量の０．２〜１０質量％、さらに好ましくは０．２〜５質量％である。

有機高分子による導電性フィラーの表面処理方法としては、特に限定されるものではない。導電性フィラーの表面処理方法は、例えば、所定の粒径のフィラーに表面処理してもよいし、合成時に同時に処理してもよい。また処理方法としては、溶媒を用いた湿式処理でもよいし、溶媒を用いない乾式処理でもよい。湿式処理の際、好適な溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族系溶媒などを用いることができる。また、導電性ゴムの組成物を調製する際に、表面処理剤を他のゴム原料などの材料と同時に混練してもよい。

導電性フィラーの表面処理に用いる有機高分子の使用量（コート量）は、導電性フィラーと有機高分子の合計量の、０．１〜１０質量％の範囲であることが好ましい。有機高分子の使用量が、０．１質量％未満では分散不良となるおそれがあり、１０質量％を超えると凝集するおそれがある。

上記の未架橋のゴム成分は、加熱等により架橋することが可能であるが、組成物中に架橋剤（加硫剤）を添加して、加熱して架橋することが好ましい。

架橋剤は、未架橋のゴムの種類や架橋条件などに応じて適宜選択することができ、特に限定されるものではない。架橋剤としては、例えば、有機過酸化物などのラジカル発生剤、金属石けん、アミン、チオール、チオカルバミン酸塩、有機カルボン酸などの化合物を挙げることができる。架橋剤としては、有機過酸化物等が、架橋速度の向上の点から好ましい。

上記架橋剤に用いられる有機過酸化物としては、例えば、ジへキシルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンなどのジアルキルパーオキサイド、ｎ−ブチル４，４−ジ（ｔ―ブチルパーオキサイド）バレレートなどのパーオキシケタールなどを挙げることができる。

架橋剤の配合量は、適宜決定することができる。架橋剤の配合量は、例えば、未架橋のゴムと架橋剤の合計量に対し、０．０１〜１０質量％の範囲で配合するのが好ましい。

導電層４には、ゴム成分、導電性フィラー以外に、他の添加剤を含有していても良い。

導電層４は、例えば次のようにして製造することができる。先ず未架橋のゴム成分と導電性フィラー、架橋剤等を含むゴム組成物を混練等して調製する。次いで、調製した前記ゴム組成物を内導体２の周囲に所定の形状に押出して導電層４を形成する。次いで、加熱等の架橋手段により、導電層４の未架橋ゴムを架橋する。これにより、架橋ゴムと導電性フィラーを含有する導電層４が得られる。

上記ゴム組成物の混練方法としては特に限定されるものではなく、例えば、バンバリーミキサー、加圧ニーダ−、混練押出機、二軸混練押出機、ロール等の通常の混練機で溶融混練して均一に分散させることが可能である。

絶縁被覆層５は、導電層４を被覆可能な絶縁体から形成されていればよく、特に限定されるものではない。絶縁被覆層５としては、例えば、シリコーンゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム等が挙げられる。絶縁被覆層５の厚みは、導電層４に対する絶縁性を維持することが可能であると共に、センサケーブル１の圧力に対して変形が可能となる柔軟性を損なわない範囲で適宜選択することができる。

また感圧センサケーブル１の態様として、絶縁被覆層５を設けない形態も可能である。

図５は本発明のセンサケーブルの他の例を示す断面図である。図５に示すように、導電層４は、絶縁介在３と接する内側の導電性編組４２と該導電性編組４２の外周に設けられた導電性ゴム層４１とから構成することができる。図５に示す導電層４は、例えば、絶縁介在３を導電性編組４２により被覆した後、該導電性編素の上から導電性ゴム層４１をコートすることで形成することができる。導電性編組４２としては、銅、銀等の金属線材を編んだものが用いられる。また導電性編組４２は、金属線材以外でも導電性を有する線材を用いた編組であれば、利用することができる。

導電性編組４２として金属編組を用いた感圧センサケーブル１は、導電層４が内導体２と接触した場合に、導電性の良い金属編組と内導体が導通するので、感度を更に向上させることができる。

図１に示すセンサケーブルの製造方法の一例を下記に示す。内導体２の周囲に絶縁介在３を長手方向に間隔を持たせて螺旋状に巻き回す。更に絶縁介在３の周囲に、導電性ゴム層を有する導電層４を形成する。導電層４は、絶縁介在３の周囲に、内導体２と直接接触しないように、空隙が形成されるように設けられる。導電層４が導電ゴム層４１と金属編組４２から構成されている場合は、絶縁介在３の周囲に、金属編組４２、導電性ゴム層４１を順次形成する。更に導電層４の周囲に絶縁被覆層５を形成して、センサケーブル１が得られる。

本発明のセンサケーブル１の太さ、長さ等は、用途等に応じて、適宜、選択することができる。

本発明に係るセンサケーブルは、自動車、電子・電気機器のタッチセンサーとして利用することができる。特に耐熱性、センサとしての感度が要求される用途に最適である。具体的な用途としては自動車用ドアのドアパネルと車体との間に異物の挟み込みを検出するための感圧センサとして好適に利用することが可能である。

以下、本発明の実施例、比較例を示す。

実施例１〜７
表１に示す通り、０．８ｍｍφの銅線からなる内導体の周囲に、絶縁介在、金属編組、導電性ゴム層（厚み４００μｍ）、絶縁被覆層（厚み２００μｍ）等を順次形成して、外径２ｍｍφの実施例１〜７の感圧センサケーブルを得た。得られた感圧センサケーブルについて、感圧センサとしての感度評価を行った。感度評価の結果を表１に合わせて示す。尚、導電性ゴム層の組成（質量部）は表１に示す通りとした。また表１に示す各材料の詳細と感度評価方法は以下の通りである。

〔内導体〕
０．８ｍｍφの銅線を用いた。
〔絶縁介在〕
厚み２００μｍになるように内導体の周囲に、間隔を設けて、螺旋状に巻付けた。上記間隔は、０．５〜１．０ｍｍ程度にした。
・絶縁電線：厚み５０μｍのポリアミドイミド樹脂を焼付けして作成したエナメル線（線径２００μｍ）
・紙：厚み２００μｍ、幅５００μｍの絶縁紙
・ＰＥＴ：厚み２００μｍ、幅５００μｍのＰＥＴテープ
〔金属編組〕
線径０．１ｍｍの銅線を２５本並べて編んだ編組
〔導電性ゴム層のゴム成分〕
・シリコーンゴム：旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名「Ｒ４０１−３０」１００質量部に架橋剤としてＤＣＰ（ジクミルパーオキサイド）を３質量部添加した材料
・ＥＰゴム（エチレンプロピレンゴム）：ＪＳＲ社製、商品名「ＥＰ１１」１００質量部に架橋剤としてＤＣＰを１質量部添加した材料
・アクリルゴム：デュポン社製、商品名「ベイマックＧ」１００質量部に架橋剤としてＤＣＰを３質量部添加した材料
〔導電性ゴム層の導電性フィラー〕
・カーボンブラック：電気化学工業社製、商品名「デンカブラックＦＸ−３５」
・銅粉：福田金属社製、商品名「ＦＣＣ−１１５」
・ニッケル粉：セイシン企業社製、商品名「ＨＣＡ−１」
〔絶縁被覆層のゴム〕
・シリコーンゴム：信越化学社製、商品名「ＫＥ−５５５−Ｕ」

〔感度評価方法〕
感度評価は、長さ１ｍの感圧センサケーブルを用い、中心部分を押さえて荷重を加え、荷重に対する抵抗値変化を測定し、抵抗値が０．１ｋΩ以下となる荷重を測定した。

比較例１〜６
０．８ｍｍφの銅線からなる内導体の周囲に、表２に示す組成（質量部）の感圧体を厚み２００μｍで螺旋状に巻付けた後、その外側に２００μｍ厚のセンサ電極（編組）を被せた後、その外側に表２に示す絶縁被覆層を厚み２００μｍに被覆して、外径２ｍｍφの比較例１〜６の感圧センサケーブルを得た。得られた感圧センサケーブルの感度を実施例と同様に評価した。試験結果を表２に合わせて示した。比較例１〜６の感圧体に用いたゴム成分と感圧フィラー、外被の詳細は以下の通りである。

〔感圧体のゴム成分〕
・シリコーンゴム：信越化学社製、商品名「ＫＥ−９３１−Ｕ」
・エチレンプロピレンゴム：住友化学社製、商品名「３０１」
・フッ素ゴム：ダイキン社製、商品名「Ｇ−９０２」
〔感圧体の感圧フィラー〕
・ニッケル：セイシン企業社製、商品名「Ｔ−２５５」
・カーボン：東海カーボン社製、商品名「シースト９」
・フェライト：戸田工業社製、商品名「ＧＰ−５００」
〔外被のゴム〕
・シリコーンゴム：信越化学社製、商品名「ＫＥ−５７５−Ｕ」
・アクリルゴム：電気化学工業社製、商品名「４２００Ｐ」

比較例１〜６のセンサケーブルは、抵抗が０．１ＫΩ以下となる荷重が、７．１〜８．５Ｎであったのに対し、実施例１〜７のセンサケーブルは、３．２Ｎ以下であり、感度が良好であった。

比較例７
実施例１の絶縁電線の代わりに２００μｍ径の銅線を用いた以外は、実施例１と同様にして比較例７のケーブルを作製した。比較例７のケーブルの抵抗を測定したところ、荷重をかけなくても０．１ＫΩ以下であり、感圧センサケーブルとして使用できないことがわかった。

比較例８
実施例１の導電性ゴム層の代りに導電性フィラー（カーボンブラック）を添加しないシリコーンゴム層を用いた以外は、実施例１と同様にして比較例８のケーブルを作製した。比較例８のケーブルの抵抗を測定したところ荷重依存性がなく０．１ＫΩにはならなかった。比較例7のケーブルと同様に感圧センサケーブルとして使用できないことがわかった。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら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で種々の改変が可能である。

１ 感圧センサケーブル
２ 内導体
３ 絶縁介在
４ 導電層
４１ 導電性ゴム層
４２ 導電性編組
５ 絶縁被覆層

Claims (6)

1. 線状の内導体の周囲に、絶縁体からなる絶縁介在及び導電層が順次積層され、前記絶縁介在により前記内導体と前記導電層の間に空隙が形成されている感圧センサケーブルであって、
   前記導電層が導電性ゴム層を有し、
   前記感圧センサケーブルに外部から圧力が加わらない状態では前記内導体と前記導電層が前記空隙により非接触状態に保持され、圧力が加わった状態では前記内導体と前記導電層が接触し導通可能に形成されていることを特徴とする感圧センサケーブル。
2. 前記絶縁介在が、紙、プラスチックフィルム、絶縁電線、ゴムからなる群から選ばれる一種又は二種以上を含むことを特徴とする請求項１記載の感圧センサケーブル。
3. 前記絶縁介在は、前記内導体の周囲に、隣接する絶縁介在同士の間が所定の間隔を有するように、螺旋状に巻き回されていることを特徴とする請求項１記載の感圧センサケーブル。
4. 前記導電性ゴム層の体積固有抵抗が１０^−１Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の感圧センサケーブル。
5. 前記導電性ゴム層が、ゴム成分と導電性フィラーを含有し、前記ゴム成分が、シリコーンゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴムからなる群から選ばれる一種又は二種以上を含むことを特徴とする請求項１記載の感圧センサケーブル。
6. 前記導電層の外周に絶縁被覆層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の感圧センサケーブル。

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