JPH0588857B2

JPH0588857B2 -

Info

Publication number: JPH0588857B2
Application number: JP62047500A
Authority: JP
Inventors: Koji Niwada; Kazuhiro Ookawa
Original assignee: Toshiba Silicone Co Ltd
Current assignee: Momentive Performance Materials Japan LLC
Priority date: 1987-03-04
Filing date: 1987-03-04
Publication date: 1993-12-24
Also published as: JPS63215745A

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の技術分野］本発明は、新規な感圧導電性弾性体組成物に関
し、さらに詳しくは感圧導電性弾性体、すなわち
非加圧時においては絶縁性あるいは高い電気抵抗
を示すが、加圧時において導電性を示す弾性体を
得る新規な組成物に関するものである。［発明の技術的背景とその問題点］従来、感圧導電性材料を得る方法として、高分
子エラストマー中の導電性また半導電性の粒子を
混合・分散せしめる方法が先行技術に記載されて
いる。例えば米国特許第2951817号明細書では軟
質ポリ塩化ビニルに二酸化マンガンまたはマイク
ロホンカーボンを、また米国特許第3883213号明
細書ではシリコーンゴムにニツケル粉あるいは酸
化鉄と酸化亜鉛などを、さらに特開昭52−125796
号公報ではシリコーンゴムに鉄、銅、アルミニウ
ム、ニツケルなどの金属粉を配合して、感圧導電
性材料を得ている。この種の材料は、非加圧時に
は絶縁性を通常示すが、加圧などによる変形歪が
加えられた場合には、その歪部分が導電性あるい
は半導電性を示すものである。この性質が利用さ
れて、感圧導電性材料は、電気・電子機器の圧力
スイツチとして使用されている。従つて、それら
機器の信頼性を高めるために、圧力スイツチに対
する繰返し耐久寿命が非常に重要となる。しかし
ながら、上記の先行技術による感圧導電性材料で
は、使用中に急激な電気抵抗の変化があり、また
こうした電気的ノイズの発生を制御できないとい
う欠点があつた。また、特開昭53−33389号公報、特開昭53−
43749号公報および特開昭53−111498号公報には、
上記の耐久寿命を改善するために、有機ケイ素化
合物やアルキルチタネートなどの充填剤界面改質
材（カツプリング剤）が添加されている。しか
し、これらの提案は、前記先行技術に比較して確
かに改善されてはいるものの、繰返し使用におい
てなお比較的初期段階から抵抗値の上昇が認めら
れ、実際の使用における信頼性に関してやはり問
題を残している。一方、特開昭53−147772号公報および特開昭56
−91302号公報には、耐久性の優れた感圧導電性
材料が提案されている。これらの提案は、成形時
に磁場をかけて特性を向上させるというものであ
る。この成形法によると、確かに耐久性の改善が
認められる。しかし、この成形法は、極めて特殊
な装置を必要とするため、汎用性に難点があり、
また成形品をシートで得る場合には有利となる
が、他の形状の成形品を得るのが困難である。従
つて、これらの成形品の適用範囲が形状面で限定
されるという欠点があつた。かくして、汎用性に富み、適用範囲の広い感圧
導電性材料を得るために、特開昭56−108279号公
報に感圧導電インクについての提案がある。しか
しながら、これについても耐久性の問題が未解決
であるというのが実状である。［発明の目的］本発明の目的は、このような欠点を解消し、電
気スイツチ部品に適用したときの耐久性および信
頼性に優れ、かつスクリーン印刷に好適な新規な
感圧導電性弾性体組成物を提供することである。［発明の構成］本発明者らは、このような目的を達成すべく鋭
意検討した結果、後記の本発明の組成物から得ら
れた硬化物をスイツチの接点部に適用したとき、
極めて優れた耐久性スイツチが得られ、また本発
明の組成物がスクリーン印刷によつて安定した感
圧特性を有することを見いだし、本発明をなすに
至つた。すなわち本発明は、 (A)硬化性または熱可塑性の有機弾性材料100重
量部に、(B)無機粒子表面が酸化スズ・酸化アンチ
モン系酸化物で被覆された導電性無機粒子を20〜
1000重量部配合して成り、スクリーン印刷に適用
されることを特徴とする感圧導電性弾性体組成物
である。本発明で用いられる(A)成分は、有機ポリマーの
架橋または結晶化などによつてゴム状弾性体とな
るもので、一般的には天然ゴム、合成ゴムあるい
は熱可塑性エラストマーを挙げることができる。合成ゴムとしては、例えばポリブタジエンゴ
ム、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、ス
チレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ウ
レタンゴム、エチレン−アクリルゴム、シリコー
ンゴムなどが例示される。また、熱可塑性エラス
トマーとしては、例えばスチレン系エラストマ
ー、ポリウレタンエラストマー（含ウレタン樹
脂）、塩化ビニル系エラストマー、ポリエステル
系エラストマー、ポリアミドエラストマー、ウレ
タン−塩化ビニル系コポリマー、塩素化ポリエチ
レンなどが例示される。これらの中で、ウレタン
系のゴムまたは樹脂は、架橋反応が容易であるこ
と、引張強度が高いこと、使い易い粘度のポリマ
ーが選択できることなどによつて、本発明に使用
する材料として好ましいものである。また、シリ
コーンゴムも本発明に使用する材料として好まし
いものの一つである。即ち、シリコーンゴムは、
耐熱・耐寒性に優れ、広い温度範囲で使用でき、
しかもその特性が温度の影響を受け難いなどの特
長がある以外に、架橋反応、ポリマーの種類と粘
度、加硫温度などが自由に選べるという利点があ
り、またスクリーン印刷などの成形法についても
自由度が大きいため、本発明に使用する材料とし
て特に好ましいものの一つである。上記以外にも、軟質塩化ビニルなどの塩ビ系エ
ラストマーを選び得るが、本発明の材料選定の目
安としては応用範囲の広いスクリーン印刷が可能
かどうかが挙げられる。また、これに関連して基
材への接着性についても注目して選定すべきであ
る。上記の有機弾性材料には、通常用いられるカー
ボンブラツク、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化
マグネシウム、シリカ、顔料などの無機質充填
剤、可塑剤、加工助剤、架橋助剤、加硫剤、老化
防止剤などの各種添加剤を適宜に添加して用いる
ことができる。また、有機弾性材料として、あら
かじめ有機溶媒に溶解したものまたはラテツクス
の形でも用い得る。さらに、場合によつては２種
以上の弾性材料を混合して用いたり、分子を構成
する基本単位を適当に組み合わせた共重合体にし
て用いてもよい。本発明に用いられる(B)成分は、導電材料として
酸化スズ・酸化アンチモン系酸化物を使用した粒
子である。酸化スズ（SnO₂）と酸化アンチモン
（Sb₂O₃）とからなる酸化物は、スプレー、気相
成長、真空蒸着、スパツタリング、液相析出な
ど、種々の化学的および物理的の手段によつて薄
膜や焼結体として生成できることが知られてい
る。かかる酸化スズ・酸化アンチモン系酸化物を
使用した(B)成分粒子は、例えば酸化チタン、酸化
アルミニウム、シリカ、モンモリロナイト、マイ
カなどの無機粒子の表面を酸化スズ・酸化アンチ
モン系酸化物でコーテイングして得られる導電性
粒子である。これらの粒子の形状は、特に限定さ
れるものではなく、球状、鱗片状、針状、繊維
状、無定形などのいずれも使用が可能である。た
だし、スクリーン印刷によつて感圧導電層を形成
する場合には、なるべく球状に近いものの方が使
い易い。かくして、本発明においては、原料入手
の容易さおよび経済性の面なども含めて、酸化チ
タンあるいはマイカに導電層をコーテイングした
ものが特に好適である。 (B)成分の平均粒子径は、0.02〜100μmの範囲か
ら選ばれるが、好ましくは0.1〜10μmの範囲であ
る。0.02μm未満では、粒子の製造上の困難性も
あるが、それ以外にも安定した感圧特性が得られ
ない、スクリーン印刷時にインクとしてのチクソ
性が大き過ぎると、インク製造時の分散性が悪い
などの不都合がある。一方、100μmを超える場合
は、弾性体の強度や耐久性の低下が著しく、また
スクリーン印刷において膜厚を厚くする必要があ
り、さらに感圧特性の安定性が悪く、好ましくな
い。 (B)成分の配合量は、(A)成分100重量部に対して
20〜1000重量部の範囲、好ましくは30〜600重量
部である。20重量部未満では感圧導電特性が得ら
れ難く、1000重量部を超えると、ゴム強度や安定
した感圧特性が得られないため、好ましくない。上記したように、(A)成分に(B)成分を配合した組
成物は感圧導電性を示すが、係る組成物をスクリ
ーン印刷法のインクとして使用する場合には、さ
らに有機溶剤や粘度調節剤などを添加して使用す
ることができる。［発明の効果］上記した組成から成る本発明の感圧導電性弾性
体組成物によれば、それが硬化して形成される弾
性体が優れた感圧導電性および繰返し耐久性を有
するものである。従つて、本発明の感圧導電性弾
性体組成物は押圧により作動する電気スイツチや
センサー素子の接点部に用いて好適である。ま
た、それら接点部を構成する場合に、接点部がプ
レス機や押出機によつて得られるシート状物を使
用するタイプ、または構成基板の電極上に直接ス
クリーン印刷する一体成形タイプのいずれにおい
ても、良好な感圧導電特性が得られる利点があ
る。［発明の実施例］以下において、実施例および比較例を掲げ、本
発明を更に詳しく説明する。本発明は、本発明の
要旨を損なわない範囲において、以下の実施例の
みに限定されるものではない。なお、実施例およ
び比較例中、部はいずれも重量部を表すものとす
る。実施例１ウレタン樹脂（アデカボンタイターUCX−
904、旭電化(株)製商品名、固形分30％）100部に、
平均粒子径0.2μmの酸化スズ・酸化アンチモン系
酸化物被覆酸化チタンの白色タイプ導電粉Ｗ−10
（三菱金属(株)製商品名、比重4.4ｇ／cm³）100部お
よびオレイルアミドを主成分とするモノ脂肪酸ア
ミド系分散剤２部を混練機によつて均一に分散
し、ペースト状の組成物Ａを得た。上記と同様にして、UCX−904 100部にＷ−10
の150部および分散剤2.5部からなるペースト状組
成物Ｂを調製した。こうして得られた組成物ＡおよびＢを用い、硬
化剤と希釈溶剤（酢酸カルビトール）を第１表に
示す割合で添加・混合し、この実施例の試料１〜
３を得た。

【表】次に、感圧特性の試験方法を第１図および第２
図により説明する。まず、第１図ａおよびｂで図
示するように、厚さ180μmのポリエステルフイル
ム基板１ａに２個の引出し線付き半円電極２ａ
（その直径は10mmである）を形成したものと、同
じ厚さのポリエステルフイルム基板１ｂに円形電
極２ｂ（その直径は10mmである）を形成したもの
とを用意した。なお、電極２ａおよび２ｂは、下
地として銀ペーストを用い、その上層にカーボン
塗料をスクリーン塗布することによつて作製され
たものである。この第１図ｂの電極２ｂ上には、
直径12mm、厚さ30μmの感圧導電層３の円形パタ
ーンを、前記試料１〜３を用いたスクリーン印刷
および150℃、１時間の加熱硬化によつて、第１
図ｃに図示するように設け、次いで第１図ａの基
板と第１図ｃの基板とを電極が対向するように重
ね、第１図ｄの試験スイツチを作成した。第１図
ｄの−線に沿うたスイツチ断面図を第２図に
示す。この試料１〜３の試験用スイツチについて、加
圧力に対する抵抗値を測定し、その結果を第３図
に示した。第３図から明らかなように、第一に、導電性微
粒子の含有量のわずかな違いによつて抵抗値が比
較的大きく異なる感圧性皮膜が容易に得られるこ
とが分かつた。第二に、加圧力の違いによりシヤ
ープな抵抗の変化があり、その特性にノイズも認
められない。さらに、繰返し試験をしたところ、
加圧を50万回繰り返した後においても感圧特性に
大きな変化は認められなかつた。実施例２液状シリコーンゴムTSE3221（東芝シリコーン
(株)製商品名）100部に、平均粒子径0.2μmの酸化
スズ・酸化アンチモン系酸化物で被覆された球状
酸化チタンＷ−１（三菱金属(株)製商品名、比重4.7
ｇ／cm³）200部を均一に配合し、これにキシレン
30部を加えて希釈し、スクリーン印刷が可能なペ
ースト状感圧導電性組成物を調製した。これを用
いて実施例１と同様に第１図ｂ上に厚さ30μmの
円形パターンをスクリーン印刷して硬化皮膜を得
た。これについても実施例１と同じ試験を行つ
た。その結果を第４図に示す。第４図から明らかなように、加圧力の増加によ
り抵抗がスムースに低下し、ノイズは認められな
い。また、繰返し加圧10万回後においても特性に
顕著な変化はなかつた。比較例１実施例２で用いた液状シリコーンゴム100部に、
平均粒子径5μmのニツケル粉400部を均一に配合
し、さらにキシレン20部を添加してぺースト状組
成物に得た。この組成物を用いて実施例１と同様
の試験を行つたところ、第５図に示すようにノイ
ズの発生と初期における絶縁性の不安定が認めら
れた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１，２および比較例１
の感圧特性を試験するために使用したスイツチの
製作を説明する工程図、第２図は第１図の−
線に沿うスイツチの断面略図、第３図は実施例１
試験用スイツチの加圧力に対する電気抵抗値の変
化を示すグラフ、第４図は実施例２試験用スイツ
チの加圧力に対する電気抵抗値の変化を示すグラ
フ、第５図は比較例１試験用スイツチの加圧力に
対する電気抵抗値の変化を示すグラフである。１ａ，１ｂ……フイルム基板、２ａ，２ｂ……
電極、３……感圧導電層。

Claims

【特許請求の範囲】１ (A)硬化性または熱可塑性の有機弾性材料100
重量部に、(B)無機粒子表面が酸化スズ・酸化アン
チモン系酸化物で被覆された導電性無機粒子を20
〜1000重量部配合して成り、スクリーン印刷に適
用されることを特徴とする感圧導電性弾性体組成
物。２硬化性有機弾性材料がウレタンゴムまたはウ
レタン樹脂である、特許請求の範囲第１項記載の
組成物。３硬化性有機弾性材料がシリコーンゴムであ
る、特許請求の範囲第１項記載の組成物。４硬化性有機弾性材料が液状シリコーンゴムで
ある、特許請求の範囲第１項記載の組成物。５硬化性有機弾性材料が付加型自己接着性液状
シリコーンゴムである、特許請求の範囲第１項記
載の組成物。６導電性粒子の粒子径が0.02〜100μmの範囲で
ある、特許請求の範囲第１項記載の組成物。