JP6218329B2 - 布状圧力センサ - Google Patents
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Description
本発明は、基布の内部に導電ゴムが含有されてなる布状圧力センサに関する。
圧縮変形に伴う抵抗値変化を電気信号に変換して検知する圧力センサ（抵抗値変化型圧力センサ）として、感圧導電ゴムからなるものが使用されている（下記特許文献１参照）。
然るに、感圧導電ゴムからなる圧力センサは強度が低くて耐久性に劣り、高圧力領域（例えば０．５〜１０．０ＭＰａ）においてへたりを生じて使用できなくなる。
そこで、強度および耐久性の向上を図るために、基布（補強布）を導電ゴムに内包してなるシート状のもの（以下、「布補強導電ゴムシート」という）が紹介されている。
然るに、感圧導電ゴムからなる圧力センサは強度が低くて耐久性に劣り、高圧力領域（例えば０．５〜１０．０ＭＰａ）においてへたりを生じて使用できなくなる。
そこで、強度および耐久性の向上を図るために、基布（補強布）を導電ゴムに内包してなるシート状のもの（以下、「布補強導電ゴムシート」という）が紹介されている。
布補強導電ゴムシートは、基布の表面および裏面に導電ゴム層が積層されてなる三層構成のシートであり、導電ゴム層を構成する導電ゴムは、基布の表裏面における凹凸形状に埋め込まれるとともに、基布の内部（繊維間空隙）にも含有されている。
布補強導電ゴムシートを圧縮変形させることにより、基布の内部に僅かに存在する（導電ゴムが充填されていない）空隙が潰され、導電率が上昇して抵抗値が低下する。
布補強導電ゴムシートを圧縮変形させることにより、基布の内部に僅かに存在する（導電ゴムが充填されていない）空隙が潰され、導電率が上昇して抵抗値が低下する。
しかし、従来の布補強導電ゴムシートでは、高圧力領域（例えば０．５〜１０．０ＭＰａ）に到達する前に抵抗値が大きく低下してしまい、高圧力領域での抵抗値の変化、例えば、０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値を（Ｒ１）、１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値を（Ｒ２）とするとき、（Ｒ１）／（Ｒ２）の値が１〜５程度と小さく、高圧力領域における圧力変化を確実に検知すること、すなわち、高圧力領域において圧力センサとして使用することができない。
本発明は以上のような事情に基いてなされたものであって、本発明の目的は、高圧力領域（例えば０．５〜１０．０ＭＰａ）における圧力変化を確実に検知することができる布状圧力センサを提供することにある。
（１）本発明の布状センサは、基布の内部に導電ゴムが含有されてなる厚さ０．０５〜１．０ｍｍの布状圧力センサであって、
前記基布を構成する繊維の体積比率（Ｖ１）が７０〜８５％、
前記導電ゴムの体積比率（Ｖ２）が５〜１０％、
前記導電ゴムが充填されていない空隙の体積比率（Ｖ３）が１０〜２０％、
表面粗さ（Ｒｚ）が５．０μｍ以上であることを特徴とする。
前記基布を構成する繊維の体積比率（Ｖ１）が７０〜８５％、
前記導電ゴムの体積比率（Ｖ２）が５〜１０％、
前記導電ゴムが充填されていない空隙の体積比率（Ｖ３）が１０〜２０％、
表面粗さ（Ｒｚ）が５．０μｍ以上であることを特徴とする。
基布を構成する繊維の体積比率（Ｖ１）が７０〜８５％であることにより、基布を主体とするシートの形態を確保することができるとともに、センサとしての強度や耐久性を確保することができる。
また、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）が５％以上であり、空隙の体積比率（Ｖ３）が２０％以下であることにより、高圧力領域（例えば０．５〜１０．０ＭＰａ）における感圧導電性を確保することができ、例えば、１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ２）を十分に低くすること（例えば、１０Ω〜１０4 Ω）ができる。
他方、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）が１０％以下であり、空隙の体積比率（Ｖ３）が１０％以上であることにより、高圧力領域に到達する前に抵抗値が大きく低下することがなく、例えば、０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ１）を十分に高くすること（例えば、１０3 Ω〜１０6 Ω）ができる。
この結果、高圧力領域（例えば０．５〜１０．０ＭＰａ）における圧力変化を、抵抗値の変化として確実に検知することができる。
この結果、高圧力領域（例えば０．５〜１０．０ＭＰａ）における圧力変化を、抵抗値の変化として確実に検知することができる。
また、表面粗さ（Ｒｚ）が５．０μｍ以上である布状センサは、検査対象に対して完全に面接触しないために、高圧力領域に到達する前に抵抗値が大きく低下することがなく、例えば、０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ１）を十分に高くすることができる。
（２）本発明の布状圧力センサにおいて、前記導電ゴムの一部が前記基布の内部に含有され、当該導電ゴムの残部によって前記基布の表面および裏面に導電ゴム層が形成されてなり、
前記基布の内部に含有されている前記導電ゴムの体積比率（Ｖ２ａ）が１〜４％であることが好ましい。
前記基布の内部に含有されている前記導電ゴムの体積比率（Ｖ２ａ）が１〜４％であることが好ましい。
（３）本発明の布状圧力センサにおいて、前記空隙の体積比率（Ｖ３）が１０〜１５％、であり、表面粗さ（Ｒｚ）が５．０〜１５．０μｍであることが好ましい。
（４）本発明の布状圧力センサにおいて、０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ１）が１０3 Ω〜１０6 Ωであり、
１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値を（Ｒ２）とするとき、（Ｒ１）／（Ｒ２）が１０以上であることが好ましい。
１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値を（Ｒ２）とするとき、（Ｒ１）／（Ｒ２）が１０以上であることが好ましい。
（５）本発明の布状圧力センサにおいて、０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗率（ρ１）が１０6 Ω・ｃｍ〜１０9 Ω・ｃｍであり、
１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗率を（ρ２）とするとき、（ρ１）／（ρ２）が１０以上であることが好ましい。
１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗率を（ρ２）とするとき、（ρ１）／（ρ２）が１０以上であることが好ましい。
本発明の布状センサによれば、高圧力領域（例えば０．５〜１０．０ＭＰａ）における圧力変化を抵抗値（抵抗率）の変化として確実に検知することができる。
以下、本発明の布状センサについて説明する。
本発明の布状センサは、基布の内部（繊維間空隙）に導電ゴムが含有されてなる。
本発明の布状センサは、基布の内部（繊維間空隙）に導電ゴムが含有されてなる。
本発明の好ましい布状センサにおいては、導電ゴムの一部が基布の内部に含有されるとともに、当該導電ゴムの残部によって基布の表面および裏面に導電ゴム層が形成されている。但し、このような布状センサを構成する導電ゴム層は、表面または裏面側から基布の目の形状を視認することができる程度のきわめて薄い層である。
布状圧力センサを構成する基布としては、綿、ナイロン、ポリエステル、ビニロン、レーヨンなどからなる平織布、綾織布、朱子織布などを挙げることができる。
なお、導電ゴムが含有される繊維間空隙を基布の内部に形成するため、当該基布（織布）を構成する糸の太さは１０〜１０００デニールとされ、打ち込み本数は１０〜２００本／インチであることが好ましい。ここに、基布を構成する経糸と緯糸で、太さが異なっていてもよい。
基布の厚さは、通常０．０５〜１．０ｍｍとされ、好ましくは０．０７〜０．２ｍｍとされる。
基布の厚さは、通常０．０５〜１．０ｍｍとされ、好ましくは０．０７〜０．２ｍｍとされる。
基布の内部（繊維間空隙）に含有される導電ゴム（原料ゴム）としては、特に限定されるものではないが、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、１，２−ポリブタジエン（ＶＢＲ）、クロロプレン（ＣＲ）、シリコーン（Ｑ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）などを好適に用いることができる。
導電性を付与するための充填剤（導電性充填剤）としては、カーボンブラック、グラファイト、金属粉末および金属繊維などを挙げることができ、これらのうち、カーボンブラックが好ましい。
導電ゴムの体積抵抗率としては１０9 Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
導電ゴムの体積抵抗率は、低圧力領域（例えば０．１ＭＰａ以下）において圧力に依存して変化するものの、高圧力領域（例えば０．５〜１０．０ＭＰａ）において略一定の値を示すものである。
導電ゴムの体積抵抗率としては１０9 Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
導電ゴムの体積抵抗率は、低圧力領域（例えば０．１ＭＰａ以下）において圧力に依存して変化するものの、高圧力領域（例えば０．５〜１０．０ＭＰａ）において略一定の値を示すものである。
本発明の布状センサの厚さは、通常０．０５〜１．０ｍｍとされ、好ましくは０．０７〜０．２ｍｍとされる。
本発明の布状センサにおいて、基布を構成する繊維の体積比率（Ｖ１）は、通常７０〜８５％とされ、好ましくは７５〜８０％とされる。
これにより、基布を主体とするシートの形態を確保することができるとともに、センサとしての強度や耐久性を確保することができる。
これにより、基布を主体とするシートの形態を確保することができるとともに、センサとしての強度や耐久性を確保することができる。
繊維の体積比率（Ｖ１）が７０％未満であると、センサとしての強度および耐久性が不十分となり、高圧力領域においてへたりを生じやすくなる。
他方、繊維の体積比率（Ｖ１）が８５％を超えると、後述する導電ゴムの体積比率（Ｖ２）および空隙の体積比率（Ｖ３）を十分に確保することができなくなる。
他方、繊維の体積比率（Ｖ１）が８５％を超えると、後述する導電ゴムの体積比率（Ｖ２）および空隙の体積比率（Ｖ３）を十分に確保することができなくなる。
本発明の布状センサにおいて、導電性ゴムの体積比率（Ｖ２）は通常５〜１０％とされる。
導電ゴムの体積比率（Ｖ２）が５％以上であることにより、高圧力領域（例えば０．５〜１０．０ＭＰａ）における感圧導電性を確保することができ、例えば１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ２）を十分に低くすることができる。
また、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）が１０％以下であることにより、高圧力領域に到達する前に抵抗値が大きく低下することがなく、例えば０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ１）を十分に高くすることができる。
この結果、高圧力領域（例えば０．５〜１０．０ＭＰａ）における圧力変化を、抵抗値の変化として確実に検知することができる（後述する実施例１〜３参照）。
また、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）が１０％以下であることにより、高圧力領域に到達する前に抵抗値が大きく低下することがなく、例えば０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ１）を十分に高くすることができる。
この結果、高圧力領域（例えば０．５〜１０．０ＭＰａ）における圧力変化を、抵抗値の変化として確実に検知することができる（後述する実施例１〜３参照）。
導電ゴムの体積比率（Ｖ２）が５％未満であると、高圧力領域においても感圧導電性を確保することができず、例えば１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ２）を十分に低くすることができない。また、例えば０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ１）が高くなり過ぎて（後述する比較例２参照）、圧力センサとして使用することができなくなることもある。
他方、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）が１０％を超えると、高圧力領域に到達する前に抵抗値が大きく低下し、例えば０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ１）を十分に高くすることができない（後述する比較例１参照）。
他方、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）が１０％を超えると、高圧力領域に到達する前に抵抗値が大きく低下し、例えば０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ１）を十分に高くすることができない（後述する比較例１参照）。
なお、基布の表面および裏面に導電ゴム層が形成されている布状センサにおいては、「導電性ゴムの体積比率（Ｖ２）」は、基布の内部に含有されている導電ゴムの体積比率（Ｖ２ａ）と、基布の表面および裏面に形成されている導電ゴム層の体積比率（Ｖ２ｂ）との合計である。
ここに、高圧力領域における圧力変化を確実に検知する観点から、基布の内部に含有されている導電ゴムの体積比率（Ｖ２ａ）は１〜４％であることが好ましい。
ここに、高圧力領域における圧力変化を確実に検知する観点から、基布の内部に含有されている導電ゴムの体積比率（Ｖ２ａ）は１〜４％であることが好ましい。
本発明の布状センサにおいて、空隙（導電ゴムが充填されていない基布の繊維間空隙）の体積比率（Ｖ３）は、通常１０〜２０％とされ、好ましくは１０〜１５％とされる。
このように、空隙の体積比率（Ｖ３）が従来のものと比較して高いことが、本発明の布状センサの特徴とする点である。
このように、空隙の体積比率（Ｖ３）が従来のものと比較して高いことが、本発明の布状センサの特徴とする点である。
空隙の体積比率（Ｖ３）が１０％以上であることにより、高圧力領域に到達する前に抵抗値が大きく低下することがなく、例えば０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ１）を十分に高くすることができる。
また、空隙の体積比率（Ｖ３）が２０％以下であることにより、高圧力領域における感圧導電性を確保することができ、例えば１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ２）を十分に低くすることができる。
この結果、高圧力領域（例えば０．５〜１０．０ＭＰａ）における圧力変化を、抵抗値の変化として確実に検知することができる（後述する実施例１〜３参照）。
また、空隙の体積比率（Ｖ３）が２０％以下であることにより、高圧力領域における感圧導電性を確保することができ、例えば１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ２）を十分に低くすることができる。
この結果、高圧力領域（例えば０．５〜１０．０ＭＰａ）における圧力変化を、抵抗値の変化として確実に検知することができる（後述する実施例１〜３参照）。
空隙の体積比率（Ｖ３）が１０％未満であると、高圧力領域に到達する前に抵抗値が大きく低下し、例えば０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ１）を十分に高くすることができない（後述する比較例１参照）。
他方、空隙の体積比率（Ｖ３）が２０％を超えると、高圧力領域においても感圧導電性を確保することができず、例えば１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ２）を十分に低くすることができない。また、例えば０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ１）が高くなり過ぎて（後述する比較例２参照）、圧力センサとして使用することができなくなることもある。
既述したように、本発明の布状センサでは、表裏面に導電ゴム層が形成されているものであってもよいが、そのような形態であっても、従来の布補強導電ゴムシートとは異なり、当該導電ゴム層はきわめて薄いものであるため、表面側または裏面側から基布の目の形状を視認することができる。
ここに、本発明の布状センサの表面粗さ（Ｒｚ）は、通常５．０μｍ以上（基布の目の形状を視認することができる程度）とされ、好ましくは５．０〜１５．０μｍとされる。 このような表面粗さ（Ｒｚ）の布状センサは、比較的高圧条件下でも検査対象に対して完全に面接触しないために、高圧力領域に到達する前に抵抗値が大きく低下することがなく、従って、例えば０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ１）を十分に高くすることができる。
本発明の布状センサは、高圧力領域（例えば０．５〜１０．０ＭＰａ）における圧力の変化を確実に検知することができる。
このため、１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ２）に対する、０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ１）の比〔（Ｒ１）／（Ｒ２）〕の値は１０以上であることが好ましく、更に好ましくは１０〜１５０とされる。
このため、１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ２）に対する、０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ１）の比〔（Ｒ１）／（Ｒ２）〕の値は１０以上であることが好ましく、更に好ましくは１０〜１５０とされる。
ここに、０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ１）は、ある程度高いことが好ましいが、この抵抗値（Ｒ１）が高すぎる場合には、圧力センサとして使用することができなくなることがある。具体的には、抵抗値（Ｒ１）は１０3 Ω〜１０6 Ωであることが好ましい。
また、１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ２）は、ある程度低いことが好ましく、具体的には、１０Ω〜１０4 Ωであることが好ましい。
また、１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ２）は、ある程度低いことが好ましく、具体的には、１０Ω〜１０4 Ωであることが好ましい。
また、本発明の布状センサにおいて、１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗率（ρ２）に対する、０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗率（ρ１）の比〔（ρ１）／（ρ２）〕の値は１０以上であることが好ましく、更に好ましくは１０〜１００とされる。
ここに、０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗率（ρ１）は、ある程度高いことが好ましいが、この抵抗率（ρ１）が高すぎる場合には、圧力センサとして使用することができなくなることがある。具体的には、抵抗率（ρ１）は１０6 Ω・ｃｍ〜１０9 Ω・ｃｍであることが好ましい。
また、１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗率（ρ２）は、ある程度低いことが好ましく、具体的には、１０4 Ω・ｃｍ〜１０7 Ω・ｃｍであることが好ましい。
また、１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗率（ρ２）は、ある程度低いことが好ましく、具体的には、１０4 Ω・ｃｍ〜１０7 Ω・ｃｍであることが好ましい。
本発明の布状センサを製造する方法としては、基布の表面および／または裏面に、導電ゴムの溶液を塗布することによって、基布の繊維間空隙内に導電ゴムの溶液を含浸させ、次いで、これを乾燥後、加硫処理する方法を挙げることができる。
そして、基布に塗布する溶液中に含まれる導電ゴムの量を調整することにより、最終的に得られる布状センサにおける繊維の体積比率（Ｖ１）、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）、空隙の体積比率（Ｖ３）、表面粗さ（Ｒｚ）を制御することができる。
そして、基布に塗布する溶液中に含まれる導電ゴムの量を調整することにより、最終的に得られる布状センサにおける繊維の体積比率（Ｖ１）、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）、空隙の体積比率（Ｖ３）、表面粗さ（Ｒｚ）を制御することができる。
導電ゴムの溶液を構成する溶剤としては、原料ゴムの種類などによっても異なるが、例えばトルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチルなどを挙げることができる。
基布の表面および／または裏面に導電ゴムの溶液を塗布する方法としては、スプレー、刷毛、ローラなどを使用する方法、浸漬法などを挙げることができ、これらのうち、スプレーによる塗布方法が好ましい。
基布の表面および／または裏面に導電ゴムの溶液を塗布する方法としては、スプレー、刷毛、ローラなどを使用する方法、浸漬法などを挙げることができ、これらのうち、スプレーによる塗布方法が好ましい。
導電ゴムの加硫方法としては、プレス加硫、加硫缶による加硫などを挙げることができる。加硫条件としては、例えば１５０〜１７０℃で２０〜１２０分間とされる。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例において、基布としてポリエステルからなる綾織布（経糸：太さ＝７５デニール，打ち込み本数＝１１８本／インチ，緯糸：太さ＝７５デニール，打ち込み本数＝８７本／インチ）を使用した。
＜実施例１＞
（１）布状圧力センサの作製：
クロロプレンゴムからなる導電ゴム（体積抵抗率＝１０7 〜１０8 Ω・ｃｍ）８ｇをトルエン（有機溶剤）４８ｇに溶解して導電ゴムの溶液を調製した。
得られた導電ゴムの溶液の半量を基布（１０００ｍｍ×１０００ｍｍ×０．０９ｍｍ）の一面にスプレーを使用して塗布し、室温下で３０秒間乾燥後、更に、残り半量を他面に塗布して同条件で乾燥後、１６０℃×２０分間の条件でプレス加硫を行うことにより、厚さ０．０９ｍｍの本発明の布状圧力センサを得た。
（１）布状圧力センサの作製：
クロロプレンゴムからなる導電ゴム（体積抵抗率＝１０7 〜１０8 Ω・ｃｍ）８ｇをトルエン（有機溶剤）４８ｇに溶解して導電ゴムの溶液を調製した。
得られた導電ゴムの溶液の半量を基布（１０００ｍｍ×１０００ｍｍ×０．０９ｍｍ）の一面にスプレーを使用して塗布し、室温下で３０秒間乾燥後、更に、残り半量を他面に塗布して同条件で乾燥後、１６０℃×２０分間の条件でプレス加硫を行うことにより、厚さ０．０９ｍｍの本発明の布状圧力センサを得た。
（２）体積比率の測定：
上記（１）により得られた布状圧力センサの断面を観察し、下記の方法に従って、基布を構成する繊維の体積比率（Ｖ１）、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）〔基布の内部に含有されている導電ゴムの体積比率（Ｖ２ａ）・基布の表裏面に形成されている導電ゴム層の体積比率（Ｖ２ｂ）〕、空隙の体積比率（Ｖ３）を測定した。
結果を下記表１に示す。
上記（１）により得られた布状圧力センサの断面を観察し、下記の方法に従って、基布を構成する繊維の体積比率（Ｖ１）、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）〔基布の内部に含有されている導電ゴムの体積比率（Ｖ２ａ）・基布の表裏面に形成されている導電ゴム層の体積比率（Ｖ２ｂ）〕、空隙の体積比率（Ｖ３）を測定した。
結果を下記表１に示す。
（体積比率の測定方法）
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（ＪＥＯＬ日本電子製）を用い、観察倍率６５０倍にて基布１繰り返し単位中の断面図を測定し、面積比率を求めた。
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（ＪＥＯＬ日本電子製）を用い、観察倍率６５０倍にて基布１繰り返し単位中の断面図を測定し、面積比率を求めた。
（３）表面粗さの測定：
上記（１）により得られた布状圧力センサの表面粗さ（Ｒｚ）を、表面粗さ計「バートスキャン（型番：３３００ＧＬ−Ｌｉｔｅ）」（株式会社菱化システム製）を用いて測定した。結果を併せて下記表１に示す。
上記（１）により得られた布状圧力センサの表面粗さ（Ｒｚ）を、表面粗さ計「バートスキャン（型番：３３００ＧＬ−Ｌｉｔｅ）」（株式会社菱化システム製）を用いて測定した。結果を併せて下記表１に示す。
（４）圧力変化に伴う抵抗値の変化および抵抗率変化の測定：
上記（１）により得られた布状圧力センサを裁断して直径３０ｍｍの円板状の試験片を作製した。
テスター「ＰＣ５０００ａ」（三和電気計器株式会社製）に接続された２枚の金メッキされた銅電極（直径１２ｍｍ）の間に得られた試験片を挟み、加圧用計測スタンド（ＭＸ−１０００、ＩＭＡＤＡ製）を使用し、圧縮荷重を付加して、圧力変化に伴う抵抗値の変化および抵抗率の変化を測定した。
結果を図１（圧力変化に伴う抵抗値の変化）および図２（圧力変化に伴う抵抗率の変化）に示す。
また、０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ１）、１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ２）、（Ｒ１）／（Ｒ２）の値、０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗率（ρ１）、１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗率（ρ２）、（ρ１）／（ρ２）の値を下記表１に示す。
上記（１）により得られた布状圧力センサを裁断して直径３０ｍｍの円板状の試験片を作製した。
テスター「ＰＣ５０００ａ」（三和電気計器株式会社製）に接続された２枚の金メッキされた銅電極（直径１２ｍｍ）の間に得られた試験片を挟み、加圧用計測スタンド（ＭＸ−１０００、ＩＭＡＤＡ製）を使用し、圧縮荷重を付加して、圧力変化に伴う抵抗値の変化および抵抗率の変化を測定した。
結果を図１（圧力変化に伴う抵抗値の変化）および図２（圧力変化に伴う抵抗率の変化）に示す。
また、０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ１）、１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ２）、（Ｒ１）／（Ｒ２）の値、０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗率（ρ１）、１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗率（ρ２）、（ρ１）／（ρ２）の値を下記表１に示す。
＜比較例１＞
（１）圧力センサの作製：
導電ゴム２０ｇをトルエン２０ｇに溶解して導電ゴムの溶液を調製した。
得られた導電ゴムの溶液の半量を基布（１０００ｍｍ×１０００ｍｍ×０．０９ｍｍ）の一面にスプレッターを使用して塗布し、１３０℃で１０秒間乾燥後、更に、残り半量を他面に塗布して同条件にて乾燥後、１５０℃×１２０分間の条件で加硫缶による加硫を行うことにより、厚さ０．１２ｍｍの布補強導電ゴムシートからなる圧力センサを得た。
（１）圧力センサの作製：
導電ゴム２０ｇをトルエン２０ｇに溶解して導電ゴムの溶液を調製した。
得られた導電ゴムの溶液の半量を基布（１０００ｍｍ×１０００ｍｍ×０．０９ｍｍ）の一面にスプレッターを使用して塗布し、１３０℃で１０秒間乾燥後、更に、残り半量を他面に塗布して同条件にて乾燥後、１５０℃×１２０分間の条件で加硫缶による加硫を行うことにより、厚さ０．１２ｍｍの布補強導電ゴムシートからなる圧力センサを得た。
（２）体積比率の測定：
上記（１）によって得られた圧力センサについて、実施例１（２）と同様にして、繊維の体積比率（Ｖ１）、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）〔体積比率（Ｖ２ａ）および体積比率（Ｖ２ｂ）〕、空隙の体積比率（Ｖ３）を測定した。
結果を下記表１に示す。
上記（１）によって得られた圧力センサについて、実施例１（２）と同様にして、繊維の体積比率（Ｖ１）、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）〔体積比率（Ｖ２ａ）および体積比率（Ｖ２ｂ）〕、空隙の体積比率（Ｖ３）を測定した。
結果を下記表１に示す。
（３）表面粗さの測定：
上記（１）によって得られた圧力センサについて、実施例１（３）と同様にして、表面粗さ（Ｒｚ）を測定した。結果を併せて下記表１に示す。
上記（１）によって得られた圧力センサについて、実施例１（３）と同様にして、表面粗さ（Ｒｚ）を測定した。結果を併せて下記表１に示す。
（４）圧力変化に伴う抵抗値変化および抵抗率変化の測定：
上記（１）によって得られた圧力センサについて、実施例１（４）と同様にして、圧力変化に伴う抵抗値の変化および抵抗率の変化を測定した。
結果を図１（圧力変化に伴う抵抗値の変化）および図２（圧力変化に伴う抵抗率の変化）に示す。
また、０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ１）、１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ２）、（Ｒ１）／（Ｒ２）の値、０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗率（ρ１）、１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗率（ρ２）、（ρ１）／（ρ２）の値を下記表１に示す。
上記（１）によって得られた圧力センサについて、実施例１（４）と同様にして、圧力変化に伴う抵抗値の変化および抵抗率の変化を測定した。
結果を図１（圧力変化に伴う抵抗値の変化）および図２（圧力変化に伴う抵抗率の変化）に示す。
また、０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ１）、１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ２）、（Ｒ１）／（Ｒ２）の値、０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗率（ρ１）、１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗率（ρ２）、（ρ１）／（ρ２）の値を下記表１に示す。
この比較例１は、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）が１０％を超えるとともに、空隙の体積比率（Ｖ３）が１０％未満である圧力センサ（布補強導電ゴムシート）の比較例である。
＜実施例２＞
導電ゴム６ｇをトルエン３６ｇに溶解して導電ゴムの溶液を調製したこと以外は実施例１（１）と同様にして厚さ０．０９ｍの本発明の布状圧力センサを得た。
このようにして得られた布状圧力センサについて、実施例１（２）と同様にして、繊維の体積比率（Ｖ１）、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）、空隙の体積比率（Ｖ３）を測定し、実施例１（３）と同様にして、表面粗さ（Ｒｚ）を測定し、実施例１（４）と同様にして、圧力変化に伴う抵抗値の変化および抵抗率の変化を測定した。結果を併せて表１に示す。
導電ゴム６ｇをトルエン３６ｇに溶解して導電ゴムの溶液を調製したこと以外は実施例１（１）と同様にして厚さ０．０９ｍの本発明の布状圧力センサを得た。
このようにして得られた布状圧力センサについて、実施例１（２）と同様にして、繊維の体積比率（Ｖ１）、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）、空隙の体積比率（Ｖ３）を測定し、実施例１（３）と同様にして、表面粗さ（Ｒｚ）を測定し、実施例１（４）と同様にして、圧力変化に伴う抵抗値の変化および抵抗率の変化を測定した。結果を併せて表１に示す。
＜実施例３＞
導電ゴム１０ｇをトルエン６０ｇに溶解して導電ゴムの溶液を調製したこと以外は実施例１（１）と同様にして厚さ０．０９ｍの本発明の布状圧力センサを得た。
このようにして得られた布状圧力センサについて、実施例１（２）と同様にして、繊維の体積比率（Ｖ１）、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）、空隙の体積比率（Ｖ３）を測定し、実施例１（３）と同様にして、表面粗さ（Ｒｚ）を測定し、実施例１（４）と同様にして、圧圧力変化伴う抵抗値の変化および抵抗率の変化を測定した。結果を併せて表１に示す。
導電ゴム１０ｇをトルエン６０ｇに溶解して導電ゴムの溶液を調製したこと以外は実施例１（１）と同様にして厚さ０．０９ｍの本発明の布状圧力センサを得た。
このようにして得られた布状圧力センサについて、実施例１（２）と同様にして、繊維の体積比率（Ｖ１）、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）、空隙の体積比率（Ｖ３）を測定し、実施例１（３）と同様にして、表面粗さ（Ｒｚ）を測定し、実施例１（４）と同様にして、圧圧力変化伴う抵抗値の変化および抵抗率の変化を測定した。結果を併せて表１に示す。
＜比較例２＞
導電ゴム３ｇをトルエン１８ｇに溶解して導電ゴムの溶液を調製したこと以外は実施例１（１）と同様にして厚さ０．０９ｍの布状圧力センサを得た。
このようにして得られた布状圧力センサについて、実施例１（２）と同様にして、繊維の体積比率（Ｖ１）、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）、空隙の体積比率（Ｖ３）を測定し、実施例１（３）と同様にして、表面粗さ（Ｒｚ）を測定し、実施例１（４）と同様にして、圧力変化に伴う抵抗値の変化および抵抗率の変化を測定した。結果を併せて表１に示す。
この比較例２は、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）が５％未満であるとともに、空隙の体積比率（Ｖ３）が２０％を超える布状圧力センサの比較例である。
導電ゴム３ｇをトルエン１８ｇに溶解して導電ゴムの溶液を調製したこと以外は実施例１（１）と同様にして厚さ０．０９ｍの布状圧力センサを得た。
このようにして得られた布状圧力センサについて、実施例１（２）と同様にして、繊維の体積比率（Ｖ１）、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）、空隙の体積比率（Ｖ３）を測定し、実施例１（３）と同様にして、表面粗さ（Ｒｚ）を測定し、実施例１（４）と同様にして、圧力変化に伴う抵抗値の変化および抵抗率の変化を測定した。結果を併せて表１に示す。
この比較例２は、導電ゴムの体積比率（Ｖ２）が５％未満であるとともに、空隙の体積比率（Ｖ３）が２０％を超える布状圧力センサの比較例である。
Claims (5)
- 基布の内部に導電ゴムが含有されてなる厚さ０．０５〜１．０ｍｍの布状圧力センサであって、
前記基布を構成する繊維の体積比率（Ｖ１）が７０〜８５％、
前記導電ゴムの体積比率（Ｖ２）が５〜１０％、
前記導電ゴムが充填されていない空隙の体積比率（Ｖ３）が１０〜２０％、
表面粗さ（Ｒｚ）が５．０μｍ以上であることを特徴とする布状圧力センサ。 - 前記導電ゴムの一部が前記基布の内部に含有され、当該導電ゴムの残部によって前記基布の表面および裏面に導電ゴム層が形成されてなり、
前記基布の内部に含有されている前記導電ゴムの体積比率（Ｖ２ａ）が１〜４％であることを特徴とする請求項１に記載の布状圧力センサ。 - 前記空隙の体積比率（Ｖ３）が１０〜１５％、
表面粗さ（Ｒｚ）が５．０〜１５．０μｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の布状圧力センサ。 - ０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値（Ｒ１）が１０3 Ω〜１０6 Ωであり、
１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗値を（Ｒ２）とするとき、（Ｒ１）／（Ｒ２）が１０以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の布状圧力センサ。 - ０．５ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗率（ρ１）が１０6 Ω・ｃｍ〜１０9 Ω・ｃｍであり、
１０．０ＭＰａの圧力を掛けたときの抵抗率を（ρ２）とするとき、（ρ１）／（ρ２）が１０以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の布状圧力センサ。
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