JP2023031812A - センシング用導電性ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】歪みに対する電気抵抗値の変化の応答性が良い、クラックの発生を精度よく検出できるセンシング用導電性ゴム組成物を提供する。【解決手段】ゴム成分と、カーボンブラックと、を含み、前記ゴム成分は、アクリロニトリル単位の含有量が４５質量％を超えるアクリロニトリル－ブタジエンゴムを８０質量％以上含み、前記カーボンブラックは、セチルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）吸着比表面積が１１０ｍ２／ｇ以上であり、前記カーボンブラックの含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して、５０質量部以上であることを特徴とする、センシング用導電性ゴム組成物である。【選択図】なし

Description

本発明は、センシング用導電性ゴム組成物に関するものである。

作動流体を用いて膨張、収縮するチューブゴムと、該チューブゴムの外周面を覆うスリーブ（網組補強構造）と、を有するラバーアクチュエータ（所謂、マッキベン型）が知られている。該ラバーアクチュエータのチューブゴムのように、変形を繰り返すゴム製品に関しては、ゴム部材の電気抵抗値からゴム部材の変形量を測定可能であることが分かる（下記特許文献１）。

特開２００８－０３７９０６号公報

上記特許文献１に記載された技術によれば、ゴム部材の電気抵抗値を測定することにより、当該ゴム部材の変形量が分かる。しかしながら、当該ゴム部材に対するクラックの発生有無については、検出することができない。ラバーアクチュエータのような内部に油等の液体が充満するものに関しては、チューブゴムにクラックが発生した場合、チューブの破裂や、ラバーアクチュエータの使用不能に発展しかねないため、チューブゴムにクラックが発生した初期段階での早期発見が重要とされる。
本発明者らが検討したところ、ラバーアクチュエータの伸縮を１サイクルとし、伸縮している間に、チューブゴムの電気抵抗値を即時的に監視した場合、クラックによる歪みに起因し、クラックが発生する前、発生した初期、及び進行した状態における１サイクルの電気抵抗値の波形が変化することが分かった（図１）。しかしながら、一般的な導電性ゴムでは、このようなクラックによる歪みに起因する電気抵抗値の波形の変化を捉えることが難しく、電気抵抗のモニタリングだけでは、クラック発生初期を確認することが難しい。これに対して、歪みに対する電気抵抗値の変化の応答性が良いセンシング用導電性ゴム組成物を用いることで、クラックの発生を精度よく検出することが可能となる。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題を解決し、歪みに対する電気抵抗値の変化の応答性が良い、クラックの発生を精度よく検出できるセンシング用導電性ゴム組成物を提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。

本発明のセンシング用導電性ゴム組成物は、ゴム成分と、カーボンブラックと、を含み、
前記ゴム成分は、アクリロニトリル単位の含有量が４５質量％を超えるアクリロニトリル－ブタジエンゴムを８０質量％以上含み、
前記カーボンブラックは、セチルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）吸着比表面積が１１０ｍ^２／ｇ以上であり、
前記カーボンブラックの含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して、５０質量部以上であることを特徴とする。
かかる本発明のセンシング用導電性ゴム組成物は、歪みに対する電気抵抗値の変化の応答性が良い。

本発明のセンシング用導電性ゴム組成物において、前記ゴム成分は、前記アクリロニトリル単位の含有量が４５質量％を超えるアクリロニトリル－ブタジエンゴムのみからなることが好ましい。この場合、センシング用導電性ゴム組成物の耐油性が更に向上する。

本発明のセンシング用導電性ゴム組成物において、前記カーボンブラックは、圧縮ジブチルフタレート（２４Ｍ４ＤＢＰ）吸収量が９０ｍＬ／１００ｇ以上であることが好ましい。この場合、歪みに対する電気抵抗値の変化の応答性が更に良くなる。

本発明のセンシング用導電性ゴム組成物の好適例においては、前記カーボンブラックの含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して、５５質量部以上７５質量部以下である。この場合、歪による電気抵抗値の変化を遅延なく且つ高感度に検知することが可能となる。

本発明によれば、歪みに対する電気抵抗値の変化の応答性が良い、クラックの発生を精度よく検出できるセンシング用導電性ゴム組成物を提供することができる。

ラバーアクチュエータの一例に関して、１サイクル分の電気抵抗波形を示したグラフである。 ラバーアクチュエータの一例の側面図である。 ラバーアクチュエータの一例の一部分解斜視図である。 チューブゴムの一例の部分断面図である。 応答性が有る場合と無い場合のそれぞれの電気抵抗値の変化例を示すグラフである。

以下に、本発明のセンシング用導電性ゴム組成物を、その実施形態に基づき、詳細に例示説明する。

＜センシング用導電性ゴム組成物＞
本発明のセンシング用導電性ゴム組成物は、ゴム成分と、カーボンブラックと、を含む。ここで、本発明のセンシング用導電性ゴム組成物においては、前記ゴム成分は、アクリロニトリル単位の含有量が４５質量％を超えるアクリロニトリル－ブタジエンゴムを８０質量％以上含み、前記カーボンブラックは、セチルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）吸着比表面積が１１０ｍ^２／ｇ以上であり、前記カーボンブラックの含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して、５０質量部以上であることを特徴とする。

前記カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積は、カーボンブラックの粒径の指標である。該ＣＴＡＢ吸着比表面積が、大きい程、カーボンブラックの粒径が小さく、ゴム組成物の電気抵抗値が低くなる。また、前記カーボンブラックの含有量が、多い程、ゴム組成物の電気抵抗値が低くなる。そして、本発明においては、ゴム成分の８０質量％以上がアクリロニトリル単位の含有量が４５質量％を超えるアクリロニトリル－ブタジエンゴムである場合において、カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積が１１０ｍ^２／ｇ以上であり、且つカーボンブラックの含有量がゴム成分１００質量部に対して５０質量部以上であると、ゴム組成物の電気抵抗値が十分に低くなり、更に、歪を掛けた際に電気抵抗値が再現性をもって変化し、また、歪を無くした際に電気抵抗値が可逆的に戻り、歪みに対する電気抵抗値の変化の応答性が良くなることと考えられる。

上記の通り、本発明のセンシング用導電性ゴム組成物は、歪みに対する電気抵抗値の変化の応答性が良くなるため、本発明のセンシング用導電性ゴム組成物を、電気抵抗値をインプットとしたＡＩ学習と組み合わせることで、電気抵抗値の変化の動的挙動から、クラックの発生を検出（ＡＩセンシング）することが可能となる。
また、本発明のセンシング用導電性ゴム組成物は、ゴム成分の８０質量％以上がアクリロニトリル単位の含有量が４５質量％を超えるアクリロニトリル－ブタジエンゴムであり、該アクリロニトリル単位の含有量が４５質量％を超えるアクリロニトリル－ブタジエンゴムは、耐油性が高い。そのため、本発明のセンシング用導電性ゴム組成物は、耐油性が高く、また、耐油性の要求される用途、例えば、ラバーアクチュエータのチューブゴムに好適である。

（ゴム成分）
本発明のセンシング用導電性ゴム組成物は、ゴム成分を含み、該ゴム成分が、組成物にゴム弾性をもたらし、ゴム組成物の伸縮を可能にする。
本発明のセンシング用導電性ゴム組成物のゴム成分は、アクリロニトリル単位の含有量が４５質量％を超えるアクリロニトリル－ブタジエンゴム（ＮＢＲ）を８０質量％以上含み、９０質量％以上含むことが好ましい。また、該ゴム成分は、該アクリロニトリル単位の含有量が４５質量％を超えるアクリロニトリル－ブタジエンゴムのみからなることが好ましい。アクリロニトリル単位の含有量が４５質量％を超えるアクリロニトリル－ブタジエンゴムは、耐油性に優れるため、ゴム成分の８０質量％以上がアクリロニトリル単位の含有量が４５質量％を超えるアクリロニトリル－ブタジエンゴムである本発明のセンシング用導電性ゴム組成物は、耐油性が高く、耐油性の要求される用途、例えば、ラバーアクチュエータのチューブゴムに好適である。また、ゴム成分がアクリロニトリル単位の含有量が４５質量％を超えるアクリロニトリル－ブタジエンゴムのみからなる場合、耐油性が更に向上する。

前記アクリロニトリル－ブタジエンゴム（ＮＢＲ）のアクリロニトリル単位の含有量は、４５質量％を超え、４５質量％を超えれば、耐油性の観点から好ましい。また、前記アクリロニトリル－ブタジエンゴム（ＮＢＲ）のアクリロニトリル単位の含有量は、耐疲労性、耐亀裂伸展性の観点から、５０質量％以下が好ましい。
なお、前記アクリロニトリル－ブタジエンゴム（ＮＢＲ）のアクリロニトリル単位の含有量（結合アクリロニトリル量）は、ＪＩＳ Ｋ６３８４に従ってケルダール法で測定できる。

前記ゴム成分は、更に他のゴム成分を含んでもよい。かかる他のゴム成分としては、組成物にゴム弾性をもたらす種々のゴム成分を利用することができる。該他のゴム成分としては、例えば、アクリロニトリル単位の含有量が４５質量％以下のアクリロニトリル－ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、合成イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等が挙げられる。また、使用するゴム成分は、１種でもよいし、２種以上でもよい。

（カーボンブラック）
本発明のセンシング用導電性ゴム組成物は、カーボンブラックを含み、該カーボンブラックが、組成物に導電性をもたらして、ゴム組成物のセンシングを可能とする。

前記カーボンブラックは、セチルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）吸着比表面積が１１０ｍ^２／ｇ以上である。カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積が１１０ｍ^２／ｇ以上であると、カーボンブラックの粒径が十分に小さく、電気抵抗値が十分に低くなり、電気抵抗値の変化を検出し易くなり、応答性が向上する。
前記カーボンブラックのセチルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）吸着比表面積は、電気抵抗値の変化を更に検出し易くする観点から、１２０ｍ^２／ｇ以上が更に好ましく、また、作業性の観点から、１６０ｍ^２／ｇ以下が好ましい。
なお、本明細書において、カーボンブラックのセチルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）吸着比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７－３に準拠して測定された値であり、カーボンブラックの微細孔を含まない外部表面積を、カーボンブラックにＣＴＡＢ（セチルトリメチルアンモニウムブロミド）を吸着させたときの比表面積で示したものである。

前記カーボンブラックは、圧縮ジブチルフタレート（２４Ｍ４ＤＢＰ）吸収量が９０ｍＬ／１００ｇ以上であることが好ましい。カーボンブラックの２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量は、カーボンブラックのストラクチャーに関連する物性であって、２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量が、大きい程、ゴム組成物の電気抵抗値が低くなる。また、カーボンブラックの２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量は、高歪ロスの指標ともなり、高歪でのカーボンブラック同士の擦れ合い量に関係し、高歪では、カーボンブラック同士の擦れ合い量が多い方が、使用時の伸縮（高歪）による電気抵抗値の変化が大きくなり、歪みに対する電気抵抗値の変化の応答性が良くなる。そして、カーボンブラックの２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量が９０ｍＬ／１００ｇ以上であると、ゴム組成物の電気抵抗値が十分に低くなり、また、歪みに対する電気抵抗値の変化の応答性が更に良くなる。
前記カーボンブラックの圧縮ジブチルフタレート（２４Ｍ４ＤＢＰ）吸収量は、電気抵抗値の変化を更に検出し易くする観点から、１００ｍＬ／１００ｇ以上であることが更に好ましく、また、混練りによるばらつきを抑える観点から、１３０ｍＬ／１００ｇ以下であることが好ましい。
なお、本明細書において、カーボンブラックの圧縮ジブチルフタレート（２４Ｍ４ＤＢＰ）吸収量は、ＩＳＯ ６８９４に準拠し、２４，０００ｐｓｉの圧力で４回繰り返し圧力を加えた後、ＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸収量を測定した値である。該２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量は、所謂、ファンデルワールス力により生じている変形性及び破壊性の構造形態（２次ストラクチャー）によるＤＢＰ吸収量を排除し、非破壊性の真のストラクチャーの構造形態（１次ストラクチャー）に基づくＤＢＰ吸収量を求めるときに用いられ、１次ストラクチャーを主体とするカーボンブラックの骨格的構造を評価する指標である。

前記カーボンブラックの含有量は、前記ゴム成分１００質量部に対して、５０質量部以上であり、５５質量部以上７５質量部以下が好ましく、６０質量部以上７０質量部以下が更に好ましい。カーボンブラックの含有量が、ゴム成分１００質量部に対して５０質量部未満では、歪みに対する電気抵抗値の変化の応答性が不十分である。一方、カーボンブラックの含有量が、ゴム成分１００質量部に対して５５質量部以上であると、ゴム組成物の電気抵抗値が十分に低くなり（電気が十分に流れ）、電気抵抗値の変化を更に検出し易くなる。また、カーボンブラックの含有量が、ゴム成分１００質量部に対して７５質量部以下であると、ゴム組成物の電気抵抗値が十分に高くなり（電気が流れ過ぎず）、電気抵抗値の変化を更に検出し易くなると共に、ゴム組成物の硬さが低くなり、例えば、ラバーアクチュエータのチューブゴムに適用するのに好適な硬さとなる。
なお、電気抵抗値が十分に高いと、電気が流れ過ぎないため、ゴムに歪を与えることで、電気抵抗値が変化し、また、遅延を生じることなく、即時に変化するため、クラックの検知に利用するのに好適となる。また、電気抵抗値が十分に低いと、電気が十分に流れ、通電するため、クラックの検知に利用するのに好適となる。そして、カーボンブラックの含有量が、ゴム成分１００質量部に対して、５５質量部以上７５質量部以下の範囲であると、歪による電気抵抗値の変化を遅延なく且つ高感度に検知することが可能となる。

前記カーボンブラックとしては、上記条件を満たすものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、ＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦグレードのカーボンブラック等が挙げられる。これらカーボンブラックは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

（カーボンナノチューブ）
本発明のセンシング用導電性ゴム組成物は、更にカーボンナノチューブを含んでもよい。該カーボンナノチューブは、組成物の導電性を向上させる作用を有する。

本発明のセンシング用導電性ゴム組成物がカーボンナノチューブを含む場合、該カーボンナノチューブの含有量は、前記ゴム成分１００質量部に対して、２質量部未満が好ましく、１質量部未満が更に好ましい。カーボンナノチューブの含有量が、ゴム成分１００質量部に対して２質量部未満であると、ゴム組成物の電気抵抗値が十分に高くなり（電気が流れ過ぎず）、電気抵抗値の変化を更に検出し易くなる。

前記カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）は、直径数ｎｍ～数十ｎｍ程度の炭素原子からなる構造体であり、極微細なチューブ状構造を有する。
前記カーボンナノチューブは、単層ナノチューブでも、多層ナノチューブでもよい。
前記カーボンナノチューブとしては、長さが０．１μｍ～３０μｍのものが好ましく、０．１μｍ～１０μｍのものがより好ましい。
また、前記カーボンナノチューブとしては、直径が１０ｎｍ～３００ｎｍのものが好ましく、１００ｎｍ～２５０ｎｍのものがより好ましい。

前記カーボンナノチューブは、プラズマＣＶＤ（化学気相成長）法、熱ＣＶＤ法、表面分解法、流動気相合成法、アーク放電法等により合成することができ、市販品を利用することもできる。市販品のカーボンナノチューブとしては、例えば、ＫＵＭＨＯ社製のカーボンナノチューブ、昭和電工社製気相法炭素繊維ＶＧＣＦ(登録商標)、米国マテリアルズテクノロジーズリサーチ（ＭＴＲ）社製のカーボンナノチューブを用いることができる。

＜センシング用導電性ゴム組成物の製造方法＞
本発明のゴム組成物は、例えば、バンバリーミキサーやロール等を用いて、ゴム成分に、カーボンブラックを配合し、所望によりカーボンナノチューブを更に配合して、混練した後、熱入れ、押出等することにより製造することができる。

前記センシング用導電性ゴム組成物は、上述した成分の他、軟化剤、ステアリン酸、老化防止剤、酸化亜鉛（亜鉛華）、加硫促進剤、加硫剤等を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択して配合してもよい。これら配合剤としては、市販品を好適に使用することができる。

＜センシング用導電性ゴム組成物の用途＞
上述した本発明のセンシング用導電性ゴム組成物は、歪みに対する電気抵抗値の変化の応答性が良いため、歪み量のセンシング（察知、検知、探知、感知）に用いることができる。該センシング用導電性ゴム組成物は、種々のゴム製品に利用でき、特には、ラバーアクチュエータのチューブゴムに好適に利用することができる。また、ラバーアクチュエータ以外にも、例えば、タイヤ、防振ゴム、免振ゴム、コンベアベルト、クローラ、手袋等において、使用時に歪みを生じるゴム部材であれば適宜転用可能であり、その用途は前記例示に限定されることなく広範で適用可能なことは言うまでもない。

（ラバーアクチュエータ）
本発明のセンシング用導電性ゴム組成物を用いた好適態様のラバーアクチュエータを図２に示す。図２に示すラバーアクチュエータ１０は、流体圧によって膨張及び収縮する筒状のチューブゴム１１０と、所定方向に配向されたコードを編み込んだ筒状の構造体であって前記チューブゴム１１０の外周面を覆うスリーブ１２０と、によって構成されるアクチュエータ本体部１００を具え、チューブゴム１１０に、上述した本発明のセンシング用導電性ゴム組成物が用いられている。

図２は、本実施形態に係るラバーアクチュエータ１０の側面図である。図２に示すように、ラバーアクチュエータ１０は、アクチュエータ本体部１００、封止機構２００及び封止機構３００を具える。また、ラバーアクチュエータ１０の両端には、連結部２０がそれぞれ設けられる。また、各連結部２０には、抵抗値測定装置３０が接続されている。

アクチュエータ本体部１００は、チューブゴム１１０とスリーブ１２０とによって構成される。アクチュエータ本体部１００には、フィッティング４００及び通過孔４１０を介して作動流体が流入する。ここで、ラバーアクチュエータ１０は、流体圧で作動し、空気圧式でも、液圧式でもよく、また、作動流体として液体が用いられる場合、該液体としては、油、水等が挙げられる。なお、ラバーアクチュエータが、油圧式の場合、作動流体としては、従来より油圧駆動システムに使用されている作動油を使用することができる。

アクチュエータ本体部１００は、チューブゴム１１０内へ作動流体が流入することによって、アクチュエータ本体部１００の軸方向Ｄ_ＡＸに収縮し、径方向Ｄ_Ｒに膨張する。また、アクチュエータ本体部１００は、チューブゴム１１０から作動流体が流出することによって、アクチュエータ本体部１００の軸方向Ｄ_ＡＸに膨張し、径方向Ｄ_Ｒに収縮する。このようなアクチュエータ本体部１００の形状変化によって、ラバーアクチュエータ１０は、アクチュエータとしての機能を発揮する。
また、このようなラバーアクチュエータ１０は、いわゆるマッキベン型であり、人工筋肉用として適用できることは勿論のこと、より高い能力（収縮力）が要求されるロボットの体肢（上肢、下肢等）用としても好適に用い得る。連結部２０には、当該体肢を構成する部材等が連結される。なお、本実施形態においては、連結部２０に、抵抗値測定装置３０が接続されているが、抵抗値測定装置３０の接続箇所は、これに限られず、例えば、チューブゴム１１０の両端部に直接接続されていてもよい。

封止機構２００及び封止機構３００は、軸方向Ｄ_ＡＸにおけるアクチュエータ本体部１００の両端部を封止する。具体的には、封止機構２００は、封止部材２１０及びかしめ部材２３０を含む。封止部材２１０は、アクチュエータ本体部１００の軸方向Ｄ_ＡＸの端部を封止する。また、かしめ部材２３０は、アクチュエータ本体部１００を封止部材２１０と共にかしめる。かしめ部材２３０の外周面には、治具によってかしめ部材２３０がかしめられた痕である圧痕２３１が形成される。

封止機構２００と封止機構３００との相違点は、フィッティング４００，５００（及び通過孔４１０，５１０）の役割が異なる点である。
封止機構２００に設けられているフィッティング４００は、ラバーアクチュエータ１０の駆動圧力源、具体的には、作動流体のコンプレッサと接続されたホース（管路）を取り付けられるように突出している。フィッティング４００を介して流入した作動流体は、通過孔４１０を通過してアクチュエータ本体部１００の内部、具体的には、チューブゴム１１０の内部に流入する。
一方、封止機構３００に設けられているフィッティング５００は、ラバーアクチュエータ１０に作動流体を注入する際の、ガス抜きとして使用できるように突出している。ラバーアクチュエータ１０の作動初期において、作動流体をラバーアクチュエータ１０に注入すると、ラバーアクチュエータ１０内部に元々存在していたガスは、通過孔５１０を介してフィッティング５００から排出される。

図３は、ラバーアクチュエータ１０の一部分解斜視図である。図３に示すように、ラバーアクチュエータ１０は、アクチュエータ本体部１００及び封止機構２００を具える。
アクチュエータ本体部１００は、前述したように、チューブゴム１１０とスリーブ１２０とによって構成される。

チューブゴム１１０は、流体圧によって膨張及び収縮する円筒状の筒状体である。チューブゴム１１０は、作動流体による収縮及び膨張を繰り返し、上述した本発明のセンシング用導電性ゴム組成物が適用されている。

スリーブ１２０は、円筒状であり、チューブゴム１１０の外周面を覆う。スリーブ１２０は、所定方向に配向されたコードを編み込んだ構造体であり、配向されたコードが交差することによって菱形の形状が繰り返されている。スリーブ１２０は、このような形状を有することによって、パンタグラフ変形し、チューブゴム１１０の収縮及び膨張を規制しつつ追従する。

図３において、封止機構２００は、アクチュエータ本体部１００の軸方向Ｄ_ＡＸにおける端部を封止する。封止機構２００は、封止部材２１０、係止リング２２０及びかしめ部材２３０によって構成される。

封止部材２１０は、胴体部２１１及び鍔部２１２を有する。封止部材２１０としては、ステンレス鋼等の金属を好適に用い得るが、このような金属に限定されず、硬質プラスチック材料等を用いてもよい。

胴体部２１１は、円管状であり、胴体部２１１には、作動流体が通過する通過孔２１５が形成される。通過孔２１５は、通過孔４１０（図２参照）に連通する。胴体部２１１には、チューブゴム１１０が挿通される。

鍔部２１２は、胴体部２１１に連なっており、胴体部２１１よりもアクチュエータ１０の軸方向Ｄ_ＡＸにおける端部側に位置する。鍔部２１２は、胴体部２１１よりも径方向Ｄ_Ｒに沿った外径が大きい。鍔部２１２は、胴体部２１１に挿通されたチューブゴム１１０及び係止リング２２０を係止する。

胴体部２１１の外周面には、凹凸部２１３が形成される。凹凸部２１３は、胴体部２１１に挿通されたチューブゴム１１０の滑り抑制に寄与する。凹凸部２１３による凸部分が３つ以上形成されることが好ましい。
また、胴体部２１１の鍔部２１２寄りの位置には、胴体部２１１よりも外径が小さい小径部２１４が形成される。

係止リング２２０は、スリーブ１２０を係止する。具体的には、スリーブ１２０は、係止リング２２０を介して径方向Ｄ_Ｒ外側に折り返される。
係止リング２２０の外径は、胴体部２１１の外径よりも大きい。係止リング２２０は、胴体部２１１の小径部２１４の位置においてスリーブ１２０を係止する。つまり、係止リング２２０は、胴体部２１１の径方向Ｄ_Ｒ外側であって、鍔部２１２に隣接する位置において、スリーブ１２０を係止する。
係止リング２２０は、胴体部２１１よりも小さい小径部２１４に係止させるため、本実施形態では、二分割の形状としている。なお、係止リング２２０は、二分割に限らず、より多くの部分に分割してもよいし、一部の分割部分が回動可能に連結されていてもよい。
係止リング２２０としては、封止部材２１０と同様の金属や硬質プラスチック材料等を用いることができる。

かしめ部材２３０は、アクチュエータ本体部１００を封止部材２１０と共にかしめる。かしめ部材２３０としては、アルミニウム合金、真鍮及び鉄等の金属を用いることができる。かしめ部材２３０には、かしめ用の治具によってかしめ部材２３０がかしめられると、図２に示したような圧痕２３１が形成される。

図４は、チューブゴム１１０の一実施形態の部分断面図である。
図４に示すチューブゴム１１０は、チューブゴムの内面側に位置する内層ゴム１１１と、内層ゴム１１１の径方向Ｄ_Ｒ外側に隣接して、チューブゴム１１０の外面側に位置する外層ゴム１１２とからなる２層構造を有する。

上述した本発明のセンシング用導電性ゴム組成物は、耐油性に優れるため、作動流体に接する内層ゴム１１１に好適に適用することができる。なお、内層ゴム１１１の耐油性が不十分な場合、内層ゴム１１１と外層ゴム１１２との間まで作動流体が浸入して、チューブゴム１１０の耐久性が低下する恐れがあるが、上述した本発明のセンシング用導電性ゴム組成物を内層ゴム１１１に適用することで、内層ゴム１１１の亀裂を早期発見することができ、作動流体の浸入を防止して、チューブゴム１１０を適宜な時期に交換することで、ラバーアクチュエータの機能停止を防ぐことができる。

一方、外層ゴム１１２は、スリーブ１２０に接するため、耐亀裂性、耐摩耗性、摺動性等に優れ、スリーブ１２０側からの負荷に耐え得るゴム組成物を適用することが好ましい。

なお、チューブゴム１１０は、２層構造に限られず、１層構造でもよいし、３層以上の積層構造を有してもよい。ここで、チューブゴム１１０が３層以上の積層構造を有する場合、最内層に、上述した本発明のセンシング用導電性ゴム組成物を適用することが好ましい。

上述のように、チューブゴム１１０は、作動流体による収縮及び膨張を繰り返し、本発明のセンシング用導電性ゴム組成物が適用されている。
ここで、アクチュエータ本体部１００の収縮率が高くなると、アクチュエータ本体部１００（チューブゴム１１０）の電気抵抗値が低くなる。これは、アクチュエータ本体部１００に流体が流入してアクチュエータ本体部１００が軸方向Ｄ_ＡＸに収縮すると、チューブゴム１１０は、スリーブ１２０によって規制された所定範囲内において径方向Ｄ_Ｒに膨張する際、チューブゴム１１０の厚みが薄くなることにより、チューブゴム１１０に含まれるカーボンブラック間の距離が狭められる。
具体的には、アクチュエータ本体部１００が収縮する際、チューブゴム１１０は拡張するため、チューブゴム１１０の膜厚が薄くなる。この結果、カーボンブラックの膜厚方向における寸法（距離）が狭まり、カーボンブラックが接近することとなる。
即ち、アクチュエータ本体部１００の収縮率が高くなり、長さが短くなると、カーボンブラック間の距離が狭くなるため、チューブゴム１１０の導電率が増大、換言すれば、チューブゴム１１０の電気抵抗値が低下する。

また、作動流体による収縮及び膨張の繰り返しにより、チューブゴム１１０には、クラックが発生することがあるが、図１に示すように、クラック無し、クラック発生初期、クラック有り、のそれぞれの段階において、電気抵抗値変化のパターンが異なる。ここで、チューブゴム１１０へのクラックの発生による歪みに起因する電気抵抗値の変化の動的挙動を、統計学的手法を用いて解析、又はＡＩに学習させておくことで、電気抵抗値の変化の動的挙動から、チューブゴム１１０へのクラックの発生を探知することが可能となる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

＜ゴム組成物の調製＞
表１に示す配合のゴム組成物を、通常の方法で混練して調製した。使用したカーボンブラックの種類、物性及び配合量を、表２に示す。

＊１ ＮＢＲ： アクリロニトリル－ブタジエンゴム、アクリロニトリル単位の含有量＝４８質量％、ＪＳＲ社製、商品名「Ｎ２１５ＳＬ」
＊２ カーボンブラック： 使用したカーボンブラックの種類、物性及び配合量を表２に表示
＊３ エステルオイル： ホールスター・カンパニー社製、商品名「ＴＰ－９５」
＊４ 硬化脂肪酸： 新日本理化社製、商品名「ステアリン酸 ５０Ｓ」
＊５ 老化防止剤： ２，２，４－トリメチル－１，２－ジヒドロキノリン重合体、精工化学社製、商品名「ノンフレックスＲＤ」
＊６ 酸化亜鉛： ハクスイテック社製、商品名「酸化亜鉛２種 造粒品」
＊７ 加硫促進剤Ａ： Ｎ－シクロヘキシル－２－ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、三新化学社製、商品名「サンセラーＣＭ－Ｇ」
＊８ 加硫促進剤Ｂ： テトラキス（２－エチルヘキシル）チウラムジスルフィド、大内新興化学工業社製、商品名「ノクセラーＴＯＴ」
＊９ 硫黄： 細井化学工業社製、商品名「ＨＫ２００－５」、表１中には硫黄成分量として表示

＜加硫ゴムでの試験＞
得られたゴム組成物から厚さ１ｍｍのゴムシートを作製し、１５５℃で４５分間加硫を行って、加硫ゴムシートを作製した。該加硫ゴムシートから４．７ｍｍ×４０ｍｍの短冊状の試験片を作製した。該試験片に対して、以下の方法で歪応答性の有無を評価した。

（１）歪応答性試験
作製した試験片をシステムワン製の引張試験機（Ｋ１８００３）を用いて、室温、チャック間距離２０ｍｍで、１０回、７０％伸長させた後（０％→７０％伸長→０％のサイクルを１０回繰り返した後）、引張速度６ｍｍ／ｓｅｃでの動的電気測定を行った。なお、電気抵抗値の測定は、ＤＣ１０Ｖ、２００Ｈｚでサンプリングした。電気抵抗値が歪によって再現性をもって異なり、１０％伸長→７０％伸長→１０％伸長の領域内の最小電気抵抗値と最大電気抵抗値の差であるシグナル値（Ｓ）と、０％から１０％伸長の領域内の電気抵抗値の標準偏差（ｎ）との比が十分か否かを以下の基準で評価した。
○： Ｓ／ｎ比９以上、歪応答性有り
×： Ｓ／ｎ比９未満、歪応答性無し
電気抵抗値の歪依存性の一例を図５に示す。図５に示すように、Ｓ／ｎ比が十分に大きいゴムは、歪みによる電気抵抗値の変化が大きく、歪応答性が有る一方、Ｓ／ｎ比が小さいゴムは、歪みにより電気抵抗値の変化が小さく、歪応答性が無い。
上記試験の結果を表２に示す。

＜ラバーアクチュエータでの試験＞
図４に示す内層ゴムと外層ゴムの２層構造のチューブゴムの内層ゴムに、実施例７、並びに、比較例８のゴム組成物を適用して、円筒形状のチューブゴムを作製した。

原糸として、２２００ｄｔｅｘのアラミド繊維を２本用い、１２回／１０ｃｍの下撚りをかけ、更に１２回／１０ｃｍの上撚りをかけて、直径０．７ｍｍのアラミド繊維コードを作製した。該アラミド繊維コード６４本を編み込んで作製した網目状のスリーブを用意した。このスリーブは、横断面において円周上にアラミド繊維コードが６４本観察される網目状筒状体であった。具体的には、このスリーブは、等間隔、平行かつ螺旋状に配置された３２本のアラミド繊維コードと、この３２本のアラミド繊維コードと斜交するとともに、等間隔、平行かつ螺旋状に配置された他の３２本のアラミド繊維コードとが交互に編み込まれてなる網目状筒状体であり、各コードのスリーブの軸方向に対する角度は２５度であった。

前記チューブゴムと前記網目状のスリーブとを用いて、図２及び図３に示す構造のラバーアクチュエータを作製した。なお、封止機構２００と封止機構３００との間の長さは２５０ｍｍである。また、チューブゴムの作動油としては、コスモスーパーエポック株式会社製ＵＦ４６を用いた。

（２）亀裂検知試験
作動油をチューブゴム内に注入して、チューブゴム内の空気を作動油で十分に置換した。チューブゴム内の作動油の圧力が０ＭＰａと５ＭＰａとをそれぞれ３秒ごとに繰り返すように作動油の注入操作を行い、チューブに亀裂が入り、該亀裂が伸展して、アクチュエータの機能を発現できなくなるまで伸縮を繰り返した。
この際、電気抵抗値をモニタリングして、クラック（亀裂）の発生の検知を試みたところ、「歪応答性有り」と評価した実施例７のゴムサンプルをチューブゴムとして用いたラバーアクチュエータについては、ＡＩを用いてクラック発生の検知に成功した。一方、「歪応答性無し」と評価した比較例８のゴムサンプルをチューブゴムとして用いたラバーアクチュエータについては、クラックの発生を検知できなかった。

＊１０ ＣＢ１： ＣＴＡＢ吸着比表面積＝１１２ｍ^２／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量＝１００ｍＬ／１００ｇ、東海カーボン社製、商品名「シースト６」
＊１１ ＣＢ２： ＣＴＡＢ吸着比表面積＝１２３ｍ^２／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量＝１００ｍＬ／１００ｇ、旭カーボン社製、商品名「旭＃７８」
＊１２ ＣＢ３： ＣＴＡＢ吸着比表面積＝８３ｍ^２／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量＝７２ｍＬ／１００ｇ、旭カーボン社製、商品名「旭＃７０Ｌ」
＊１３ ＣＢ４： ＣＴＡＢ吸着比表面積＝７４ｍ^２／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量＝９０ｍＬ／１００ｇ、旭カーボン社製、商品名「旭＃７０Ｋ」

表２に示す結果から、ゴム成分の８０質量％以上がアクリロニトリル単位の含有量が４５質量％を超えるアクリロニトリル－ブタジエンゴムである場合において、カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積Ａが１１０ｍ^２／ｇ以上であり、且つカーボンブラックの含有量がゴム成分１００質量部に対して５０質量部以上であると、歪みに対する電気抵抗値の変化の応答性が良くなり、亀裂の発生を検知できることが分かる。

本発明のセンシング用導電性ゴム組成物は、歪みに対する電気抵抗値の変化の応答性が良く、一例として、ラバーアクチュエータのチューブゴムに適用することで、電気抵抗値の変化からクラックの発生を探知するのに利用できる。

１０：ラバーアクチュエータ、 ２０：連結部、 ３０：抵抗値測定装置、 １００：アクチュエータ本体部、 １１０：チューブゴム、 １１１：内層ゴム、 １１２：外層ゴム、 １２０：スリーブ、 ２００：封止機構、 ２１０：封止部材、 ２１１：胴体部、 ２１２：鍔部、 ２１３：凹凸部、 ２１４：小径部、 ２１５：通過孔、 ２２０：係止リング、 ２３０：かしめ部材、 ２３１：圧痕、 ３００：封止機構、 ４００，５００：フィッティング、 ４１０，５１０：通過孔、 Ｄ_ＡＸ：軸方向、 Ｄ_Ｒ：径方向

Claims (4)

1. ゴム成分と、カーボンブラックと、を含み、
   前記ゴム成分は、アクリロニトリル単位の含有量が４５質量％を超えるアクリロニトリル－ブタジエンゴムを８０質量％以上含み、
   前記カーボンブラックは、セチルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）吸着比表面積が１１０ｍ^２／ｇ以上であり、
   前記カーボンブラックの含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して、５０質量部以上であることを特徴とする、センシング用導電性ゴム組成物。
2. 前記ゴム成分は、前記アクリロニトリル単位の含有量が４５質量％を超えるアクリロニトリル－ブタジエンゴムのみからなる、請求項１に記載のセンシング用導電性ゴム組成物。
3. 前記カーボンブラックは、圧縮ジブチルフタレート（２４Ｍ４ＤＢＰ）吸収量が９０ｍＬ／１００ｇ以上である、請求項１又は２に記載のセンシング用導電性ゴム組成物。
4. 前記カーボンブラックの含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して、５５質量部以上７５質量部以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載のセンシング用導電性ゴム組成物。

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