JP3076714B2 - 歪ゲージ用抵抗インクおよび歪ゲージ - Google Patents
歪ゲージ用抵抗インクおよび歪ゲージInfo
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- JP3076714B2 JP3076714B2 JP06032423A JP3242394A JP3076714B2 JP 3076714 B2 JP3076714 B2 JP 3076714B2 JP 06032423 A JP06032423 A JP 06032423A JP 3242394 A JP3242394 A JP 3242394A JP 3076714 B2 JP3076714 B2 JP 3076714B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、起歪体の歪量を検出す
るセンサに用いる印刷用抵抗インク（歪ゲージ用抵抗イ
ンク）の組成およびこのインクを用いる歪ゲージに関す
るものである。
るセンサに用いる印刷用抵抗インク（歪ゲージ用抵抗イ
ンク）の組成およびこのインクを用いる歪ゲージに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】抵抗式歪センサ素子としては、箔ゲージ
および半導体式センサがよく知られている。しかし、一
般家電用等汎用で用いるにはコスト面等で問題がある。
および半導体式センサがよく知られている。しかし、一
般家電用等汎用で用いるにはコスト面等で問題がある。
【０００３】一方、有機系印刷抵抗は安価に抵抗を形成
することができるものとして広く知られているが、これ
を歪センサとして使用した場合、そのゲージ率は小さく
（歪による抵抗値変化が小さく）、一方、温湿度による
抵抗値変化が大きいために、歪ゲージとして使用するに
は問題があった。
することができるものとして広く知られているが、これ
を歪センサとして使用した場合、そのゲージ率は小さく
（歪による抵抗値変化が小さく）、一方、温湿度による
抵抗値変化が大きいために、歪ゲージとして使用するに
は問題があった。
【０００４】印刷抵抗体を歪ゲージとして使用するため
には、 ａ）ゲージ率を向上させる、 ｂ）環境安定性を向上させる、 上記２つの方向が考えられるが、環境安定性を歪ゲージ
として使用できるまでに向上させることは実際には大変
困難であるので、ゲージ率を向上させることが考えられ
ている。
には、 ａ）ゲージ率を向上させる、 ｂ）環境安定性を向上させる、 上記２つの方向が考えられるが、環境安定性を歪ゲージ
として使用できるまでに向上させることは実際には大変
困難であるので、ゲージ率を向上させることが考えられ
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】抵抗体の歪量と抵抗値
変化の関係は一般に下記の式で表される。
変化の関係は一般に下記の式で表される。
【０００６】ΔＲ／Ｒ＝ε・（１＋２ν）＋Δρ／ρ 〔ΔＲ／Ｒ：抵抗値変化、ε：歪、ν：ポアソン比、Δ
ρ／ρ：比抵抗の変化〕よって、ゲージ率〔（ΔＲ／
Ｒ）／ε〕を向上させるためには、ポアソン比νの大き
い材料にするか、歪によって比抵抗が大きく変化させる
ことが有効である。しかしながら、ポアソン比νを大幅
に変化させることは不可能であるため、ゲージ率を大き
く改善するには後者のΔρ／ρを大きくするしかない。
ρ／ρ：比抵抗の変化〕よって、ゲージ率〔（ΔＲ／
Ｒ）／ε〕を向上させるためには、ポアソン比νの大き
い材料にするか、歪によって比抵抗が大きく変化させる
ことが有効である。しかしながら、ポアソン比νを大幅
に変化させることは不可能であるため、ゲージ率を大き
く改善するには後者のΔρ／ρを大きくするしかない。
【０００７】本発明はこのような背景に基づいてなされ
たものであり、組成を種々検討することで、ゲージ率を
改善した歪ゲージ用インク、およびこのインクを使用し
て作成した歪ゲージを提供することを目的とする。
たものであり、組成を種々検討することで、ゲージ率を
改善した歪ゲージ用インク、およびこのインクを使用し
て作成した歪ゲージを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、熱硬化性樹
脂に、カーボンブラックを含まないで主たる導電材料と
してグラファイト、金属粉の少なくとも一方を分散させ
て作成した第１の手段により達成される。
脂に、カーボンブラックを含まないで主たる導電材料と
してグラファイト、金属粉の少なくとも一方を分散させ
て作成した第１の手段により達成される。
【０００９】また、熱硬化性樹脂に、カーボンブラック
を含まないで主たる導電材料としてグラファイト、金属
粉の少なくとも一方を分散させて作成した抵抗インクを
用いた第２の手段により達成される。
を含まないで主たる導電材料としてグラファイト、金属
粉の少なくとも一方を分散させて作成した抵抗インクを
用いた第２の手段により達成される。
【００１０】
【作用】本発明では、熱硬化性樹脂に、カーボンブラッ
クを含まないで主たる導電材料としてグラファイト、金
属粉の少なくとも一方を分散させて組成したことにより
ゲージ率を改善し、印刷抵抗体を歪ゲージ用として好適
ならしめている。
クを含まないで主たる導電材料としてグラファイト、金
属粉の少なくとも一方を分散させて組成したことにより
ゲージ率を改善し、印刷抵抗体を歪ゲージ用として好適
ならしめている。
【００１１】
【実施例】印刷抵抗体のような分散型の抵抗体の場合、
その比抵抗は導電成分とバインダー樹脂の比率およびそ
の分散状態で決まる。可変抵抗器用として数多く使用さ
れている印刷抵抗体はその導電性を主にカーボンブラッ
クで出している。
その比抵抗は導電成分とバインダー樹脂の比率およびそ
の分散状態で決まる。可変抵抗器用として数多く使用さ
れている印刷抵抗体はその導電性を主にカーボンブラッ
クで出している。
【００１２】これはカーボンブラックが化学的に安定で
あること、安価であることと共に、図１に示すように、
配合量と比抵抗の関係を示すカーブの傾きが他の導電粉
に対して比較的緩やかで、所望の抵抗値を得やすいこと
が大きな理由になっている。しかしながら、このことは
僅かな体積変化に対して、出来るだけ大きく抵抗値が変
化することが望まれる歪ゲージについては逆に不利なも
のと思われる。
あること、安価であることと共に、図１に示すように、
配合量と比抵抗の関係を示すカーブの傾きが他の導電粉
に対して比較的緩やかで、所望の抵抗値を得やすいこと
が大きな理由になっている。しかしながら、このことは
僅かな体積変化に対して、出来るだけ大きく抵抗値が変
化することが望まれる歪ゲージについては逆に不利なも
のと思われる。
【００１３】一方、カーボンブラックに比べて導電性に
優れ、ストラクチャーのあまり発達していないグラファ
イトや金属粉のような導電粉では図１に示すように、抵
抗被膜中の導電成分の状態に対して、大きな抵抗値変化
が生じる。
優れ、ストラクチャーのあまり発達していないグラファ
イトや金属粉のような導電粉では図１に示すように、抵
抗被膜中の導電成分の状態に対して、大きな抵抗値変化
が生じる。
【００１４】そこで、前述したように、このようなグラ
ファイトや金属粉を主たる導電成分とすることでゲージ
率を改善することを試みた。
ファイトや金属粉を主たる導電成分とすることでゲージ
率を改善することを試みた。
【００１５】まず、導電粉の検討を行った。
【００１６】図２は導電粉の材料と配合比の各実施例お
よび比較例の内容を示す説明図である。
よび比較例の内容を示す説明図である。
【００１７】実施例１〜３および比較例１として、図に
示す導電材料および配合比とした。なお、導電粉の配合
量は多過ぎるとゲージ率が低くなり、また少ないと抵抗
が高過ぎて不安定になるので、適切な範囲を持つ。この
範囲は導電粉およびバンダー樹脂の組み合わせによって
異なるが、この実施例１に用いたグラファイトとフェノ
ール樹脂のケースではグラファイトの含有率が８〜２５
Ｖｏｌ％であった。また、実施例３において、グラファ
イトを混在させているのは金属粉単独では安定して高抵
抗を得にくいためである。
示す導電材料および配合比とした。なお、導電粉の配合
量は多過ぎるとゲージ率が低くなり、また少ないと抵抗
が高過ぎて不安定になるので、適切な範囲を持つ。この
範囲は導電粉およびバンダー樹脂の組み合わせによって
異なるが、この実施例１に用いたグラファイトとフェノ
ール樹脂のケースではグラファイトの含有率が８〜２５
Ｖｏｌ％であった。また、実施例３において、グラファ
イトを混在させているのは金属粉単独では安定して高抵
抗を得にくいためである。
【００１８】図２に示すインクを絶縁処理したリン青銅
板上に印刷して加熱硬化し、抵抗体を形成した後、リン
青銅板を撓ませて抵抗体に歪を生じさせ、その時の抵抗
値変化を観察した。その結果を図３に示す。
板上に印刷して加熱硬化し、抵抗体を形成した後、リン
青銅板を撓ませて抵抗体に歪を生じさせ、その時の抵抗
値変化を観察した。その結果を図３に示す。
【００１９】実施例１〜３の結果から分かるように、通
常の印刷抵抗体に用いられるカーボンブラックを導電成
分とする抵抗体では金属箔ゲージとさほど変わらない特
性しか示さないのに比べ、導電性に優れ、あまりストラ
クチャーの発達していない導電粉を主たる導電成分とし
た抵抗体では金属箔ゲージの２〜１０倍と言った大きな
ゲージ率が得られた。
常の印刷抵抗体に用いられるカーボンブラックを導電成
分とする抵抗体では金属箔ゲージとさほど変わらない特
性しか示さないのに比べ、導電性に優れ、あまりストラ
クチャーの発達していない導電粉を主たる導電成分とし
た抵抗体では金属箔ゲージの２〜１０倍と言った大きな
ゲージ率が得られた。
【００２０】次にバインダーの検討を行った。
【００２１】図４はバインダーの材質と配合比の各実施
例および比較例の内容を示す説明図である。なお、図４
に示す成分以外に粘度調節のための溶剤を適量含む。
例および比較例の内容を示す説明図である。なお、図４
に示す成分以外に粘度調節のための溶剤を適量含む。
【００２２】バインダーはゲージ率と共にヒステリシス
に影響する。バインダーとしては応力に対して速やかに
応答する柔軟性と、応力がなくなった時に元の状態に確
実に戻るために出来るだけ大きな弾性限界値が要求され
る。このような観点から、幾つかのバインダー樹脂を選
択し、抵抗インクを作成してその歪−抵抗値変化の相関
を調査した。
に影響する。バインダーとしては応力に対して速やかに
応答する柔軟性と、応力がなくなった時に元の状態に確
実に戻るために出来るだけ大きな弾性限界値が要求され
る。このような観点から、幾つかのバインダー樹脂を選
択し、抵抗インクを作成してその歪−抵抗値変化の相関
を調査した。
【００２３】その結果を図５、図６に示す。
【００２４】実施例１，５，６は熱硬化樹脂を用いたも
のであり、比較例２，３は熱可塑性樹脂を用いたもので
ある。両者を比較すると、前者ではヒステリシスが小さ
いのに比べ後者のヒステリシスは大きく、センサとして
は不適当である。これは熱硬化性樹脂の場合、３次元網
目構造が発達しており、塑性変化が少ないことに起因し
ている。
のであり、比較例２，３は熱可塑性樹脂を用いたもので
ある。両者を比較すると、前者ではヒステリシスが小さ
いのに比べ後者のヒステリシスは大きく、センサとして
は不適当である。これは熱硬化性樹脂の場合、３次元網
目構造が発達しており、塑性変化が少ないことに起因し
ている。
【００２５】これらの結果から、歪ゲージ用の抵抗イン
クのバインダーとしては、３次元構造の発達とした熱硬
化性の樹脂が適切と言える。
クのバインダーとしては、３次元構造の発達とした熱硬
化性の樹脂が適切と言える。
【００２６】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、熱硬化性
樹脂に、カーボンブラックを含まないで主たる導電材料
としてグラファイト、金属粉の少なくとも一方を分散さ
せて組成したことによりゲージ率を改善し、印刷抵抗体
を歪ゲージ用として好適なものとすることができる。
樹脂に、カーボンブラックを含まないで主たる導電材料
としてグラファイト、金属粉の少なくとも一方を分散さ
せて組成したことによりゲージ率を改善し、印刷抵抗体
を歪ゲージ用として好適なものとすることができる。
【００２７】また請求項２記載の発明によれば、上記の
抵抗インクを使用することにより、製造工程が簡単であ
ること、基材として金属板（表面絶縁処理された物）や
プラスティック（フィルムを含む）等の安価なものが使
用できることなどの利点を有する歪ゲージとすることが
できる。
抵抗インクを使用することにより、製造工程が簡単であ
ること、基材として金属板（表面絶縁処理された物）や
プラスティック（フィルムを含む）等の安価なものが使
用できることなどの利点を有する歪ゲージとすることが
できる。
【図１】導電粉の体積含有率と抵抗の相関を示す特性図
である。
である。
【図２】導電粉の材料と配合比の各実施例および比較例
の内容を示す説明図である。
の内容を示す説明図である。
【図３】歪と抵抗値変化の関係を示す特性図である。
【図４】バインダーの材質と配合比の各実施例および比
較例の内容を示す説明図である。
較例の内容を示す説明図である。
【図５】歪と抵抗値変化の関係を示す特性図である。
【図６】歪と抵抗値変化の関係を示す特性図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 熱硬化性樹脂に、カーボンブラックを含
まないで主たる導電材料としてグラファイト、金属粉の
少なくとも一方を分散させて組成したことを特徴とする
歪ゲージ用抵抗インク。 - 【請求項２】 請求項１記載において、前記主たる導電
材料としてグラファイトと金属粉を混合分散させて組成
したことを特徴とする歪ゲージ用抵抗インク。 - 【請求項３】 熱硬化性樹脂に、カーボンブラックを含
まないで主たる導電材料としてグラファイト、金属粉の
少なくとも一方を分散させて組成した抵抗インクを用い
たことを特徴とする歪ゲージ。 - 【請求項４】 請求項３記載において、前記主たる導電
材料としてグラファイトと金属粉を混合分散させて組成
したことを特徴とする歪ゲージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06032423A JP3076714B2 (ja) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | 歪ゲージ用抵抗インクおよび歪ゲージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06032423A JP3076714B2 (ja) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | 歪ゲージ用抵抗インクおよび歪ゲージ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07243805A JPH07243805A (ja) | 1995-09-19 |
| JP3076714B2 true JP3076714B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=12358549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06032423A Expired - Fee Related JP3076714B2 (ja) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | 歪ゲージ用抵抗インクおよび歪ゲージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3076714B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3855410B2 (ja) * | 1997-12-02 | 2006-12-13 | 松下電器産業株式会社 | 抵抗ペースト、これを用いた歪ゲージ及び多方向操作体 |
| JP3418561B2 (ja) * | 1997-12-26 | 2003-06-23 | 豊明 木村 | 導電性粒子−高分子系による歪みセンサー |
| JP2009198482A (ja) * | 2008-01-24 | 2009-09-03 | Tokai Rubber Ind Ltd | センサ薄膜、その製造方法、および変形センサ |
| JP2009198483A (ja) * | 2008-01-24 | 2009-09-03 | Tokai Rubber Ind Ltd | センサ薄膜、その製造方法、および変形センサ |
| KR101012268B1 (ko) * | 2008-06-20 | 2011-02-07 | 한국표준과학연구원 | 멤브레인 구조를 갖는 촉각센서 및 제작방법 |
| JP6161657B2 (ja) * | 2015-05-29 | 2017-07-12 | 株式会社タムラ製作所 | ひずみセンサ材料およびそれを用いたひずみセンサ |
| JP6270778B2 (ja) * | 2015-05-29 | 2018-01-31 | 株式会社タムラ製作所 | 温度センサ材料、並びに、それを用いた温度センサおよび温度ひずみセンサ |
| JP6939885B2 (ja) * | 2017-08-10 | 2021-09-22 | 株式会社村田製作所 | ひずみセンサとその製造方法 |
| TW202022063A (zh) | 2018-09-13 | 2020-06-16 | 日商昭和電工股份有限公司 | 導電性墨及碳配線基板 |
-
1994
- 1994-03-02 JP JP06032423A patent/JP3076714B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07243805A (ja) | 1995-09-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000530 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080609 Year of fee payment: 8 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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