JP3753773B2

JP3753773B2 - Rubber elastic switch

Info

Publication number: JP3753773B2
Application number: JP00386896A
Authority: JP
Inventors: 敦小森; 勝男秋山
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 1996-01-12
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2016-01-12
Also published as: JPH09198949A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はゴム状弾性体スイッチ、特には長時間連続して荷重を受け続けても開放時に瞬時に導電性ゴム同士が解離し、スイッチ機能が復元するようにした長尺のゴム状弾性体スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
長尺のゴム状弾性体スイッチについては、従来、図３に示したように長尺の中空部１４を有する絶縁性ゴム状弾性部材１２の内面に少なくとも二つの導電性ゴム状弾性部材１３が間隙を持って相対する位置に配設されているものが知られており、例えばシャッターなどの扉の端部に取付てある取付面１５に設置され、これが障害物に触れるとスイッチが圧縮されて二つの相対する導電ゴム状弾性部材が接触し、短絡することにより電気信号が入力され、シャッターに人が挟まれたりする危険や過押圧による破壊を回避するというような用途がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来公知のゴム状弾性体スイッチは、その断面を見ると、図３（ａ）に示されているように、二つの導電性ゴム状弾性部材の相対する面側の形状は、導通性を良くするためにその接触面積を多くするため、単に平面的なものか、あるいは図３（ｃ）に示すように凹凸を設けたとしても互いに咬み合うようになっており、圧接導通時には空隙なく完全に密着してしまうものであった［図３（ｂ）、（ｄ）参照］。このため該ゴム状弾性体スイッチが図３（ｂ）、（ｄ）に示すように長時間連続して荷重１６を受け、二つの導電性ゴム状弾性部材が接触し続けた場合、例えば前例のシャッターの扉端部に取付けた場合には、スイッチ回路を遮断した後、長時間連続してシャッター扉が閉められていた状態を想定すると、導電性ゴムの有する粘着性により、二つの導電性ゴム状弾性部材が擬似的に貼付いた状態となり、荷重開放時、即ちシャッター扉を開けた時に、同時に自己復元力で解離しないか、あるいは外力をかけないと解離せず、スイッチ機能が復元しない状態になり易いという致命的な欠陥があった。本発明はこのような欠点を解決した、長時間連続荷重を受けて圧接状態にあったとしても、スイッチ開放時には自己復元力で完全に解離し、かつ数百万回のスイッチ機能の耐久性を有するゴム状弾性体スイッチを提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、このような欠点を解決するために、ゴム状弾性体スイッチの接触部分の材質、形状に着目し、改良、実験を重ねて諸条件を確立し、本発明を完成したもので、その要旨は、長手方向に連続する、少なくとも一つの中空部を有する絶縁性ゴム状弾性部材の該中空部の内面に少なくとも二つの導電性ゴム状弾性部材が間隙を持って相対する位置に配設されてなるゴム状弾性体スイッチにおいて、前記導電性ゴム状弾性部材の相対する表面が、互いに山の高さおよび山のピッチの異なる鋸歯状の凹凸形状としたことを特徴とし、さらには、導電性ゴム状弾性部材の硬度が５０以上９０以下（ＪＩＳ−Ａ硬度計）であるゴム状弾性体スイッチにある。
【０００５】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明のゴム状弾性体スイッチは、例えば、図１(a) および図１(b) に示される。図１(a) は本発明のゴム状弾性体スイッチ１の開放時の縦断面を示したもので、絶縁性ゴム状弾性体２の中空部４の内面に、二つの導電性ゴム状弾性部材３が空隙を持って相対する位置に配置されており、これらを互いに異なる鋸歯状の凹凸形状とし、取付面５に取付けられる構造としている。また、図１(b) は該スイッチの圧接導通時の縦断面を示したもので、二つの導電性ゴム状弾性部材３の相対面が大小の鋸歯形で圧接されるため、多数の空隙７を生じ、密着しないような形状とした例を示したものである。
本発明の最大の特徴は、図１(a) に示したように導電性ゴム性弾性体３の相対する面側の断面を互いに、山の高さおよび山のピッチの異なる鋸歯状の凹凸形状とすることである。これにより圧接導電時に導電性ゴム状弾性体３の接触部分が平面同士の全面接触ではなく、線と平面との線接触となり、多数の空隙７が設定されたものであるから、導電性ゴム状弾性部材同士の粘着面積を減少させることができ、荷重開放時に瞬時に解離させることができる。さらに、該導電性ゴム状弾性体の硬度が50（JIS-A 硬度計）を越えると圧縮変形が小さくなり、かつ粘着性も低減しスイッチの復元に有効に作用するようになり、90未満とすれば導通特性も安定し、かつ成形性も良好となるので、50以上90以下の範囲が好ましい。
【０００６】
参考例としては、図２（ａ）のように断面を中央部が凸になるような曲線形状とするか、図２（ｂ）のように中央部を凸とし、かつ鋸歯を形成したもの、図２（ｃ）のように一方は中央部を凸とし、他方は鋸歯を形成した直線形状としたもの、あるいは図２（ｄ）のように中央部を凹にし、かつ両端を凸にした曲線形状のものでもよく、いずれも空隙が設定されたものであるから図１（ａ）と同様の作用効果を得ることができる。これらの曲線形状の場合は、導電性ゴム状弾性体の曲率半径Ｒを、少なくとも一方を３ｍｍ以上２５０ｍｍ以下にすることが望ましく、３ｍｍ未満では鋭角的になるためスイッチに対して斜め方向から押された際に導通（接触）しない危惧を生じ、２５０ｍｍを越えると密着部分が大きくなるため復元性は低下してしまうことを確認している。
【０００７】
この絶縁性ゴム状弾性部材２および導電性ゴム状弾性部材３は、従来公知のゴムポリマーから製作したものでよく、このゴムポリマーとしては耐候性、弾性の優れたシリコーンゴム、アクリルゴム、アクリルシリコーンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンポリマー(EPDM)などが好適とされる。
導電性を付与する導電剤としては、電気的性能として、比抵抗１×10^-6〜１Ω・cm を有する、カーボン、カーボン繊維、金属粉、金属繊維等をゴムポリマー固形分に対して５〜 100重量％配合するのが一般的である。これを加硫して得られる導電性ゴム状弾性部材３は、比抵抗１×10^-1〜１×10³ Ω・cm となり、スイッチとしての導通性を満足する。
【０００８】
この絶縁性ゴム状弾性部材２、導電性ゴム状弾性部材３は、従来公知の方法、特には成形性の優れた押出し加工法で長尺に押し出し、使用する部位に合わせて適宜の長さに切断し、適当な方法で端部を結線して使用される。
また導電性ゴム状弾性部材３の断面形状は、押出し加工時に略同形状のダイスを用いることにより連続的に容易に得ることができる。
また絶縁性ゴム状弾性部材２の形状についても、入力荷重の設定値や取付け部分の構造により適宜設計され得るものであり、本発明に対し何ら制限を受けるものではない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の作用は、スイッチ機能を有する二つの相対する導電性ゴム状弾性部材３の接触部分を相異なる鋸歯状断面または曲線形状断面とし、接触面積を小さくしたため、長時間連続して押圧荷重を受け、二つの導電性ゴム状弾性部材が接触し続けた場合においては通常のスイッチとして機能し、荷重開放時には二つの導電性ゴム状弾性部材が瞬時に解離し、スイッチ機能が復元するもので、従来のように密着して解離しにくいということがなく、スイッチ素子として極めて有効である。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施の形態を実施例、比較例を挙げて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１、参考例１および比較例１、２）
シリコーンコンパウンド・ＫＥ−３６１１Ｕ［信越化学工業（株）製商品名、比抵抗値４．４Ω・ｃｍ］１００重量部に加硫剤ＨＣ−１０１［信越化学工業（株）製商品名］２．７重量部と触媒ＣＡＴ−ＰＬ２［信越化学工業（株）製商品名］０．１重量部を添加し、２本ロールで混練して得た導電性未加硫組成物Ａと、シリコーンコンパウンド・ＫＥ−１６４Ｕ［信越化学工業（株）製商品名］１００重量部に加硫剤ＨＣ−１０１（前出）２重量部を添加し、２本ロールで混練して得た絶縁性未加硫組成物Ｂとを、ダイス部分で接続された別々の押出機に投入し、図１（ａ）のスイッチの断面形状になるように設計されたダイスにより賦形された押出物を、４００℃の加硫炉に２分間通して加硫した後、これを所定長さに切断し、片端部を結線してゴム状弾性体スイッチ図１（ａ）を製作し、これを実施例１とした。同様にして図２（ａ）のスイッチの断面形状になるように設計されたダイスにより賦形された押出物を同方法により加硫し、所定長さに切断したのち片端部を結線してゴム状弾性体スイッチ図２（ａ）を製作し、これを参考例１とした。また比較のため実施例・参考例と同材料を用いて、同様にして図３（ａ）および図３（ｃ）のスイッチの断面形状になるように設計されたダイスにより賦形された押出物を同方法により加硫し、所定長さに切断したのち片端部を結線してゴム状弾性体スイッチ図３（ａ）および図３（ｃ）を製作し、夫々比較例１および比較例２とした。
【００１１】
（スイッチ機能試験）
つぎにこのようにして得たゴム状弾性体スイッチを取付け、スイッチ長さを３０ｃｍ当たり１０Ｋｇの荷重をかけ続けた時間と、開放時の導電性ゴム状弾性体同士の解離状態を試験した結果を表１に示した。本発明のゴム状弾性体スイッチ実施例１（図１（ａ））および参考例１（図２（ａ））では６０日経過後においても荷重開放時に瞬時に解離した。また比較例１におけるゴム状弾性体スイッチ図３（ａ）では、７日目より瞬時に解離しなくなり、３０日以降は完全に密着状態となり、スイッチ機能は復元しないことが確認された。また、比較例２（図３（ｃ））では、３０日目以降スイッチ機能の復元までに１分以上かかることが確認された。
【００１２】
【表１】

【００１３】
（電気的スイッチ機能試験）
スイッチ機能試験に用いたのと同材質、同形状のゴム状弾性体スイッチについて、繰り返し定荷電圧時の抵抗値を測定した結果を表２に示した。
・試験条件：スイッチ長さ（測定距離）＝１．５ｍ，電圧・電流＝１２ｖ・３ｍＡ，荷重＝２００ｇ，導電部材の断面積は略同一とした。
・判定：抵抗値１０ｋΩに達する繰り返し打鍵回数を求める。
実施例１、参考例１および比較例１、２共に２０万回までは安定しており、過去のこの種のスイッチの試験実績から１００万回以上数百万回の耐久性が予測される。
【００１４】
【表２】

【００１５】
【発明の効果】
本発明はゴム状弾性体スイッチに関するもので、圧接導通時に導電性ゴム状弾性部材間に空隙を設定したため、接触面積が極めて小さくなり、長期間荷重をかけ続けても粘着して解離しなくなるという欠点を解決したものであり、産業上その利用価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のゴム状弾性体スイッチの開放時および圧接時の取付状態の縦断面図である。
（ａ）開放時、（ｂ）圧接時
【図２】ゴム状弾性体スイッチの参考例の開放時の縦断面図である。
（ａ）中央凸型、（ｂ）鋸歯状中央凸型、（ｃ）中央凸型＋鋸歯状中央凸型、（ｄ）中央凹型
【図３】従来公知のゴム状弾性体スイッチの開放時および圧接時の取付状態の縦断面図である。
（ａ）、（ｃ）開放時、（ｂ）、（ｄ）圧接時
【符号の説明】
１、１１ゴム状弾性体スイッチ
２、１２絶縁性ゴム状弾性部材
３、１３導電性ゴム状弾性部材
４、１４中空部
５、１５取付部
６、１６押圧荷重
７空隙[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rubber-like elastic body switch, and in particular, a long rubber-like elastic body switch in which the conductive rubber is instantly dissociated when opened even if the load is continuously applied for a long time, and the switch function is restored. It is about.
[0002]
[Prior art]
For rubber-switch long is conventionally at least two conductive elastomer member 13 to the inner surface of the insulating rubber-like elastic member 12 having a hollow portion 14 of the elongated, as shown in FIG. 3 gap Are located on the mounting surface 15 attached to the end of a door such as a shutter, and the switch is compressed when it touches an obstacle. There is an application in which an electrical signal is input when two opposing conductive rubber-like elastic members come into contact with each other and are short-circuited to avoid danger of people being caught in the shutter and destruction due to over-pressing.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, this known rubber-switch, looking at the cross section, as shown in FIG. 3 (a), two phases against the side shape of the conductive rubber-like elastic member is In order to increase the contact area in order to improve the continuity, even if it is flat or uneven as shown in FIG. It was completely adhered without a gap [see FIGS. 3B and 3D]. Therefore, when the rubber-like elastic body switch receives the load 16 continuously for a long time as shown in FIGS. 3B and 3D, and the two conductive rubber-like elastic members continue to contact each other, for example, When the shutter door is attached to the end of the shutter, it is assumed that the shutter door is closed continuously for a long time after the switch circuit is shut off. When the load-like elastic member is affixed in a pseudo manner and when the load is released, that is, when the shutter door is opened, it does not dissociate by self-recovery force at the same time, or it does not dissociate unless external force is applied, and the switch function does not recover There was a fatal defect that it was easy to become. The present invention solves such drawbacks, even if it is in a pressure contact state under continuous load for a long time, it completely dissociates by self-restoring force when the switch is opened, and durability of the switch function of several million times is achieved. The rubber-like elastic body switch is provided.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such drawbacks, the present inventors have focused on the material and shape of the contact portion of the rubber-like elastic switch, and have established various conditions through repeated improvements and experiments, thereby completing the present invention. The gist is that at least two conductive rubber-like elastic members are opposed to each other with a gap on the inner surface of the insulating rubber-like elastic member having at least one hollow portion that is continuous in the longitudinal direction. Te rubbery elastomer switches odor consisting disposed, opposing surface of the conductive rubber-like elastic member, characterized in that the different with serrated irregularities pitch height and angle of the mountain from each other, further In the rubber-like elastic switch, the hardness of the conductive rubber-like elastic member is 50 or more and 90 or less (JIS-A hardness meter).
[0005]
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The rubber-like elastic body switch of the present invention is shown, for example, in FIGS. 1 (a) and 1 (b). FIG. 1 (a) shows a longitudinal section when the rubber-like elastic body switch 1 of the present invention is opened, and two conductive rubber-like elastic members are formed on the inner surface of the hollow portion 4 of the insulating rubber-like elastic body 2. FIG. 3 are arranged at opposite positions with a gap, and these have different serrated irregular shapes and are attached to the attachment surface 5. FIG. 1 (b) shows a longitudinal section when the switch is pressed and connected. Since the relative surfaces of the two conductive rubber-like elastic members 3 are pressed in a large and small sawtooth shape, a large number of gaps 7 are formed. This is an example in which the shape is set so as not to adhere to each other.
As shown in FIG. 1 (a), the greatest feature of the present invention is that the cross sections of the conductive rubber elastic bodies 3 facing each other are sawtooth-like uneven shapes having different mountain heights and mountain pitches. It is to do. As a result, the contact portion of the conductive rubber-like elastic body 3 at the time of pressure contact conduction is not a full surface contact between planes but a line contact between lines and planes, and a large number of voids 7 are set. The adhesion area between the elastic members can be reduced, and can be instantaneously dissociated when the load is released. Furthermore, when the hardness of the conductive rubber-like elastic body exceeds 50 (JIS-A hardness meter), the compressive deformation is reduced, and the adhesiveness is also reduced to effectively act on the restoration of the switch. If this is done, the conduction characteristics will be stable and the moldability will be good, so a range of 50 to 90 is preferred.
[0006]
Is a reference example, cross-sectional or central portion is a curved shape such that the convex as shown in FIG. 2 (a), a convex central portion as shown in FIG. 2 (b), the and to form a sawtooth As shown in FIG. 2 (c), one has a convex shape at the center and the other has a linear shape with sawtooth, or the central portion is concave as shown in FIG. 2 (d) and both ends are convex. Any of the curved shapes may be used, and in each case, a gap is set, so that the same effect as in FIG. 1A can be obtained. In the case of these curved shapes, it is desirable that at least one of the radius of curvature R of the conductive rubber-like elastic body is 3 mm or more and 250 mm or less. It has been confirmed that the restorability is reduced because the contact portion becomes larger when the thickness exceeds 250 mm.
[0007]
The insulating rubber-like elastic member 2 and the conductive rubber-like elastic member 3 may be manufactured from a conventionally known rubber polymer. Examples of the rubber polymer include silicone rubber, acrylic rubber, and acrylic silicone having excellent weather resistance and elasticity. Rubber, ethylene / propylene / diene polymer (EPDM) and the like are suitable.
As a conductive agent imparting electrical conductivity, carbon, carbon fiber, metal powder, metal fiber, etc. having a specific resistance of 1 × 10 ^{−6 to} 1 Ω · cm 5 to 5% of the rubber polymer solid content as electrical performance. It is common to add 100% by weight. The conductive rubber-like elastic member 3 obtained by vulcanizing this has a specific resistance of 1 × 10 ⁻¹ to 1 × 10 ³ Ω · cm and satisfies the electrical conductivity as a switch.
[0008]
The insulating rubber-like elastic member 2 and the conductive rubber-like elastic member 3 are extruded in a long length by a conventionally known method, in particular, an extrusion method having excellent moldability, and have an appropriate length according to the site to be used. It is used by cutting and connecting the ends in an appropriate manner.
Moreover, the cross-sectional shape of the conductive rubber-like elastic member 3 can be easily obtained continuously by using a die having substantially the same shape during extrusion.
Also, the shape of the insulating rubber-like elastic member 2 can be appropriately designed depending on the set value of the input load and the structure of the mounting portion, and is not limited to the present invention.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Operation of the present invention, the two opposite conductive rubber-like elastic contact portion of the member 3 different serrated cross section or a curved shape cross-section having a switch function, because of the small contact area, continuously for a long time pressed It functions as a normal switch when two conductive rubber-like elastic members are in contact with each other under load, and when the load is released, the two conductive rubber-like elastic members instantly dissociate and the switch function is restored. Thus, it is not difficult to dissociate and dissociate unlike the conventional case, and is extremely effective as a switch element.
[0010]
【Example】
Hereinafter, although an example and a comparative example are given and an embodiment of the present invention is explained in detail, the present invention is not limited to these.
(Example 1, Reference Example 1 you and Comparative Examples 1 and 2)
Silicone compound KE-3611U [trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., specific resistance value 4.4 Ω · cm] 100 parts by weight of vulcanizing agent HC-101 [trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.] 2.7 The conductive unvulcanized composition A obtained by adding 0.1 part by weight of the catalyst and CAT-PL2 [trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.] and kneading with two rolls, and silicone compound KE Insulating unvulcanized composition obtained by adding 2 parts by weight of vulcanizing agent HC-101 (supra) to 100 parts by weight of -164U [trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.] and kneading with two rolls B is put into separate extruders connected by a die part, and an extrudate formed by a die designed to have a cross-sectional shape of the switch in FIG. After passing through a furnace for 2 minutes and vulcanizing, cut this to a predetermined length, In line to prepare a rubber-like elastic body switch Figure 1 (a), which was used as in Example 1. Similarly, an extrudate formed by a die designed to have the cross-sectional shape of the switch shown in FIG. 2A is vulcanized by the same method, cut to a predetermined length, and then connected to one end to form a rubber. produced a Jo elastic switch Figure 2 (a), which was used as a reference example 1. For comparison, an extrudate formed by a die designed to have the cross-sectional shape of the switch shown in FIGS. 3 (a) and 3 (c) using the same material as that of the example / reference example . Are vulcanized by the same method, cut to a predetermined length, and then connected to one end to produce a rubber-like elastic body switch shown in FIGS. 3 (a) and 3 (c). did.
[0011]
(Switch function test)
Next, the rubber-like elastic body switch obtained in this way was attached, and the result of testing the discontinuity state between the conductive rubber-like elastic bodies when the switch length was continuously applied with a load of 10 kg per 30 cm and when the switch was opened. It is shown in Table 1. Dissociated immediately upon loading opening even rubber-switch Example 1 (FIG. 1 (a)) and Reference Example 1 (FIG. 2 (a)) in 60 days after the present invention. Further, in FIG. 3A, the rubber-like elastic body switch in Comparative Example 1 was confirmed to be instantly dissociated from the 7th day, completely contacted after the 30th day, and the switch function was not restored. In Comparative Example 2 (FIG. 3C), it was confirmed that it took 1 minute or more to restore the switch function after the 30th day.
[0012]
[Table 1]

[0013]
(Electric switch function test)
Table 2 shows the results of measuring the resistance value at repeated constant voltage for the rubber-like elastic switch of the same material and shape used for the switch function test.
Test conditions: Switch length (measurement distance) = 1.5 m, voltage / current = 12 v.3 mA, load = 200 g, and the cross-sectional areas of the conductive members were substantially the same.
Judgment: The number of repeated keystrokes reaching a resistance value of 10 kΩ is obtained.
Example 1, until Reference Example 1 Contact and Comparative Examples 1 and 2 together 200,000 times are stable, past millions of times in the durability over 100 million times from the test results of this type of switch is predicted .
[0014]
[Table 2]

[0015]
【The invention's effect】
The present invention relates to a rubber-like elastic body switch, and since a gap is set between conductive rubber-like elastic members at the time of pressure contact conduction, the contact area becomes extremely small, and even if a load is continuously applied for a long time, it sticks and does not dissociate. It is a solution to the shortcomings and its industrial value is extremely high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a mounting state when the rubber-like elastic switch of the present invention is opened and pressed.
(A) when opened, a longitudinal sectional view of upon opening of (b) when pressing [2] reference example of rubber-like elastic body switches.
(A) central convex type, (b) serrated central convex type, (c) central convex type + serrated central convex type, (d) central concave type FIG. 3 and FIG. It is a longitudinal cross-sectional view of the attachment state at the time of pressure welding.
(A), (c) When opened, (b), (d) When pressed
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11 Rubber-like

elastic body switch

2,12 Insulating rubber-like

elastic member

3,13 Conductive rubber-like elastic member 4,14 Hollow part 5,15 Attachment part 6,16 Press load 7 Air gap

Claims

A rubber formed by disposing at least two conductive rubber-like elastic members on the inner surface of an insulating rubber-like elastic member having at least one hollow portion that is continuous in the longitudinal direction with a gap therebetween. Jo elastic switch smell Te, opposing surfaces of the conductive rubber-like elastic member, a rubber-like elastic body switches, characterized in that the different with serrated irregularities pitch height and angle of the mountain from each other.

The rubber-like elastic switch according to claim 1, wherein the conductive rubber-like elastic member has a hardness of 50 or more and 90 or less (JIS-A hardness meter).