JPS62114202A - 感圧導電性ゴムシ−ト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は感圧導電性ゴムシートに係り、詳しくは無機質
充填剤をゴム配合物に添加してなるゴム弾性に優れたゴ
ムシート体であり、特にシート表面層を改善して耐クリ
ープ性に優れ再期間に沿って使用できる感圧導電性ゴム
シートに関する。

（従来技術） 従来、ゴム弾性体に導電性の優れたカーボンブラック、
金属粒子などを混合充填したゴムシートが加圧変形を受
けることにより電気抵抗値が大幅に低下することは、例
えば特開昭５５−５８５０４号公報、特開昭５５−１４
７５４９号公報、そして特開昭５６−５８４０号公報な
どにおいて既に開示されている。

また、このほか感圧導電性ゴムシートの表面層に特徴を
もたせたものとしてシートの表層部に細胞構造の空隙部
を形成し、金属粉体等の導電材料を高充填に配合したゴ
ムシートが、例えば特開昭５８−２０９８１０号公報に
開示されている。そして、更にゴムシートの厚み方向に
金ｌ７１ｕＩＡ維を埋設したもの（例えば特開昭５８−
２２０３０７号公報）等が種々提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、このような表面層を改善した導電性ゴムシー
トは、金属粒子あるいは金属繊維がゴムマトリックスの
表面から沈下して表面に窪み部をもった構造となり、非
加圧時においては、上記金属充填材は電極板に直接接触
しないために電流を遮断する状態となり、また一方加圧
時にはゴムマトリックスの変形によって電極板が上記金
属充填材に接触して電気回路を形成している。ただ、ゴ
ムマトリックスの表面に微細な窪み部にごみ等の微少な
異物が嵌まり込むことがあり、これによって加圧時の電
気抵抗値が減少しなくなり感度が悪くなることもあった
。

更に、長期にわたって繰り返し使用すると、ゴムシート
の表面層が疲労して硬化し、また耐クリープ特性に欠け
、電極板がゴムマトリックスの表面に位置する導電材料
と接触して常に電気回路を形成し、加圧時の電気抵抗値
の変化を大きくすることができなくなり、結局感度の悪
い感圧導電性ゴムシートになる欠点もあった。

本発明は上述の如き実情に対処し、加圧によって電気抵
抗値を大きく低下させ、且つ耐クリープ性と耐疲労性を
保持し長期にわたって良好な感度を維持できる感圧導電
性ゴムシートを提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 即ち、本発明の特徴とするところは、電気絶縁性を有す
るゴムに導電性カーボンブランク、そして非金属の無機
質からなる短繊維、粉体及びウィスカーから選ばれてな
る少なくとも１種の無機質充填材をゴムマトリックス中
に分散したシート状複合体とし、上記複合体の少なくと
も一方の表面層に、電気的絶縁性を有する粉体を埋設せ
しめた導電性ゴムシートにある。

まず、本発明の感圧導電性ゴムシートを添付図面にもと
づいて詳細に説明する。

第１図は本発明の感圧導電性ゴムシートの縦断面図、第
２図は本発明の変形実施例を示すゴムシートの縦断面図
であり、感圧導電性ゴムシート（１）は電気絶縁性を有
するゴムマトリックスに導電□性カーボンブラック、そ
して非金属の無機質からなる短繊維、粉体及びウィスカ
ーから選ばれてなる少なくとも１種の無機質充填材が混
入されたシート状複合体（２）からなり、そして該複合
体（２）の両表面層（３）には電気的絶縁性の粉体（４
）がシート状複合体（２）へ埋設している。

一方、第２図に示す感圧導電性ゴムシート（１）は、シ
ート状複合体（２）の一方の表面層（３）に粉体（４）
が埋設されている。

上記第１図及び第２図に示される表面層（３）の厚さは
、シート状複合体（２）の全厚さに対して０．１〜２０
％である。

本発明において電気絶縁性を有するマトリックスのゴム
としては、例えば天然ゴム、ポリブタジェンゴム、ポリ
イソプレンゴム、スチレン−ブタジェン共重合ゴム、ニ
トリルゴム、ブチルゴム、シリコンゴム、クロロブレン
ゴム、アクリロニトリル−ブタジェン共重合ゴム、エチ
レン−プロピレン共重合体ゴム等があるが、そのうちこ
れらのゴムを２種類使用することも可能である。そして
、上記ゴムは機械的強度及び耐熱性を向上させるために
硫黄、硫黄化合物又は過酸化物で架橋可能なゴムを用い
、又架橋して使用される。

また、本発明において使用する導電性カーボンブラック
としては、例えば通常用いられるファーネスブラック系
、アセチレンブラック系、サーマルブラック系、チャネ
ルブラック光等公知のものが使用され、その添加量は上
記ゴム　１００重量部に対して２．０〜１００重量部、
好ましくは１０〜８０重量部であり、２重量部未満の場
合には加圧、非加圧時とも抵抗値が高く加圧導電ゴムと
ならない。

また一方、　１００重量部を越えるとゴムが硬化し加圧
による抵抗値変化が小さくなる。

そして、本発明において使用する無機質充填材は非金属
無機質の短繊維、粉・体あるいはウィスカーであり、上
記短繊維としては炭化珪素（ＳｉＣ）、ガラス、窒化珪
素（Ｓｉ３Ｎ４）などのセラミック等を素材とするもの
で、長１μ蒙〜１０ｍｍ、径０．３〜３０μｍを有し、
一方粉体としては紛擾が０．０５μｍ−１００μｍのセ
ラミック粉と呼ばれるもので、例えば炭化珪素（ＳｉＣ
）　、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、
炭化タングステン（ＷＣ）等の炭化物、窒化珪素（Ｓｉ
３Ｎ　４）　、窒化アルミニウム（ＡＩＮ　）　、窒化
ホウ素（ＢＮ）　、窒化チタン（ＴｉＮ　）等の窒化物
及びアルミナ（ＡＬＩ２０−１）、ジルコニア（Ｚｒ０
２）　、へりリア（Ｂｅｄ）等の酸化物であり、最も好
ましくは炭化珪素または窒化珪素である。

更に、ウィスカーとしては、α−炭化ケイ素（α−５ｉ
Ｃ）　、β−炭化ケイ素（β−３ｉＣ）、窒化ケイ素（
Ｓｉ３Ｎ　４）　、α−アルミナ（ＡＬａ０３）、酸化
チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、黒鉛、Ｆｅｓ　ＣｕＮｉ
等であり、直径０．０５〜３．ｕ　ｍ　、長さ　５〜５
００μｍ程度の形状からなる針状単結晶体である。上記
無機質充填材をゴムに添加するにあたっては、前もって
シランカップリング剤やチタンカップリング剤等で処理
したり、ゴムと混合時にシランカップリング剤やチタン
カップリング剤を添加することも可能である。このこと
により、補強効果がより高まり、ゴムへの分散性がより
良好となる。

上記無機質充填材の添加量は、ゴム１００重量部に対し
て１〜８０重量部、好ましくは５〜４０重量部であり、
もし無機質充填材の添加量が１重量部未満では非加圧時
の抵抗値が減少し、また加圧０，５ｋｇ／−における電
気抵抗値も高くて導電性が悪くなり、また、一方８０重
量部を越えるとゴムの硬化が大きくなる。

また、本発明において使用する電気的絶縁性を有する粉
体（４）としては、ガラス、炭酸カルシウム、クレー、
タルクを初めとする無機材料、あるいはフェノール樹脂
、エポキシ樹脂、ユリア樹脂あるいはエボナイトなどの
有機材料を素材とし、その形としては粉状、粒状あるい
は長さの小さい棒状を含むもので、その径としては０．
１−１００μｍからなっている。上記粉体（４）の添加
量は０．０５〜５重量％であり、０．０５重量％未満で
は本発明の効果が期待されず、一方５重量％を越えると
表面層の硬度が大きくなる。　これにより、上記感圧導
電性ゴムシー）　（１）の表面層（３）は、電気的絶縁
性を有する粉体（４）が混入分散しているため、非加圧
時においてこれと接する電極板との間には電気的回路が
形成されに（く、一方加圧時においてはゴムシート（１
）が圧縮されるため表面Ｎ（３）と内層に分散している
導電部材が接触する可能性が高（なり回路が形成される
。

また、シートの表面層（３）に粉体（４）を埋設すると
、表面の粘着性の減少に伴って摩擦係数が低下し、この
ため電極板がゴムシートの表面から容易に離れやすくな
る。

そして、感圧導電性ゴムシートは上記粉体（４）により
一段と機械的に補強され時間の経過に伴って電気抵抗値
の変化も少ないこと、更には繰り返し加圧により疲労も
小さいことも明らかになった。

上記加圧導電性ゴムシート（１）は電気絶縁性を有する
ゴムに導電性カーボンプラ・ツク、無機質充填材そして
必要に応じて通常ゴムに使用される軟化剤、老化防止剤
、加硫助剤、架橋剤等を添加し、これらの各成分を例え
ばバンバリーミキサ−、ニーダ−ロールなどを用いて混
練されたものをシート体とし、このシート体の表面に電
気的絶縁性の粉体（４）をすり込んだ後加硫するか、も
しくは予め電気的絶縁性の粉体（４）を混入したシート
状の表面層（３）を成形し、これを上記シート体に積層
した後加硫することにより製造できる。

（実施例） 次に、本発明を具体的な実施例により更に詳細に説明す
る。

実施例１．２、比較例１．２ 第１表に示す配合にもとずき、ゴム配合物をバンバリー
ミキサ−で混練後、ロールを用いて厚さ２ｍｍのシート
に押し出した。そのシートの両面に第１表に示される電
気絶縁性のガラス粉体をすり込んだ後、これをモールド
に挟み加硫条件１５０℃Ｘ２０分でプレス加硫した。得
られたシートを３０×３３ｍ１１１に切断してテストピ
ースとし、これの無加圧時（但し、１００ｇのテフロン
板がテストピースの上に置かれている）又は加圧時の初
期電気抵抗値を測定した。また、上記シートを０．５ｋ
ｇ　／ｃｔｉの加圧条件で１０回繰り返し加圧した後、
該シートの無加圧時そして０．５ｋｇ／ｃＩｌｌの加圧
時の電気抵抗値を測定した。１０回繰り返し加圧後の抵
抗値保持率（％）は加工時抵抗値を無加圧時抵抗値で除
した値である。

また、電気抵抗値変化の度合を測定するため、上記テス
トピースに不連続的に徐々に大きな荷重をかけその時の
電気抵抗値を測定して、加圧に対する１回目の電気抵抗
値の変化曲線を求め、更に荷重を除去し再度種々の荷重
をかけ第２回目そして第３回目の電気抵抗値の変化曲線
を求めた。この結果は第３図に示される。

更に、ゴムシートの耐クリープ性を測定するため、上記
シートに０．５ｋｇ　／ｃｄ荷重を加えクリープ時の抵
抗値変化を求めた。これらの結果は第２表に示される。

前記電気抵抗値の測定は、まずテストピースを約２００
ｇのテフロン板に挟持するが、このときテストピースと
テフロン板の間に厚さ約０．３ｍｍの銅板を設置し、こ
の一対の銅板を電極板としてデジタルマルチメータによ
り抵抗値を求めた。加圧は上側に位置するテフロン板に
錘を設置することにより行った。

以　　　下　　　　　　　余　　　白 第２表 ＊２　クリープ時の抵抗値（Ｒｆ）をクリープ前の抵抗
値（Ｒｏ）で除した値である。

この結果により、カーボンブラックとウィスカーを混入
したゴムシートの表面に上記ガラス粉体を埋設させた導
電性ゴムシートは、表面に上記ガラス粉体を埋設させな
いものに比べて、非加圧時の抵抗値が高くて、加圧後の
抵抗値変化が大きくて感度が良好であり、また繰の返し
加圧に対しても抵抗値の変化が小さく、電気抵抗値のヒ
ステリシスの小さいものになり、更には耐クリープ性も
優れている。

（発明の結果） 以上のように本発明の感圧導電性ゴムシートは、ゴムマ
トリックス中に短繊維、粉体そしてウィスカーから選ば
れた無機質充填材をカーボンブラックと併用して混合し
て得られたシートの両面又は片面の表面に電気的絶縁性
を有するガラス粉体を埋設させることにより、非加圧時
の電気抵抗値が一段と大きくなって絶縁状態を保持し、
一方加圧状態においては電気抵抗値が大きく低下して導
電性となり、しかもこの抵抗値の変化が太き（て感度良
好なものとなり、更には、上Ｍ＞−トに繰り返しの加圧
をあたえても、電気抵抗値の変化が小さくて耐疲労性を
有すると共に耐クリープも有し、寿命の長い効果を有し
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による感圧導電性ゴムシートの縦断面図
、第２図は上記感圧導電性ゴムシートの他の変形例を示
すシートの縦断面図、第３図は本発明の実施例及び比較
例に係るゴムシートの加圧に伴う電気抵抗値の変化をプ
ロットに得られた第１回目から第３回目の変化曲線を示
す図である。 （１）　−−−−−・−・感圧導電性ゴムシート（２＋
−ｍ−・−・−シート状複合体 （３）・−一−−・−・・表面層 ｆ４１−−−−−−−−−ガラス粉体 特許出願人　　三ノ星ベルト株式会社 第１図 第３図 ０Ω０１　　　０．０１　　　　０．１　　　　　１Ｐ
ｒｅｓｓｕｒｅ　（ｋｇ／ｃｍ２） 手続補正書（自発） １、事件の表示 昭和６０年特許願第２５５６５２号 ２、発明の名称 感圧導電性ゴムシート ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　神戸市長田区浜添通４丁目１番２１号自発補正 ５、補正の対象 明細書の特許請求の範囲及び発明の詳細な説明の欄 （１）　　明細書の特許請求の範囲を別紙の通りに補正
する。 （２）明細書第１頁１８行目の「無機質充填材」を「無
機質充填材」に補正する。 （３）明細書第１頁２０行目〜第２頁１行目の「長期間
に沿って使用できる」を「長時間使用できる」と補正す
る。 （４）明細書第３頁７行目の「微少」を「微小」と補正
する。 （５）明細書第５頁１５行目の「レン共重合体ゴム」の
次に「、クロロスルフォン化ポリエチレン、フッ素、シ
リコンゴム、ウレタンエラストマー、熱可塑性エラスト
マー、」を挿入する。 （６）明細書第６頁７行目の「加圧導電ゴム」を「感圧
導電性ゴム」に補正する。 （７）明細書筒６頁１４行目の「長」を「長さ」と補正
する。 （８）明細書第７頁１５〜１６行目の「補強効果がより
高まり、」を削除する。 （９）明細書第９頁８行目の「変化も少ないこと」を「
変化も小さいこと」に補正する。 ００）明細書第９頁１０行目の「上記加圧導電性ゴムシ
ート＋１１　Ｊを「上記感圧導電性ゴムシート１）」に
補正する。 （１１）　　明細書第１１頁１２行目の［約２００　ｇ
ｊを「約１００ｇＪと補正する。 （■　明細書箱１３頁１０行目の「（発明の結果）」を
「（発明の効果）」と補正する。 ７、添付書類の目録 （１１別紙　　　　　　１通 ２、特許請求の範囲 １、電気絶縁性を有するゴムに導電性カーボンブランク
そして非金属の無機質からなる短繊維、粉体そしてウィ
スカーから選ばれてなる少なくとも１種の無機質充填材
をゴムマトリックス中に分散したシート状複合体にあっ
て、上記複合体の少なくとも一方の表１面層に電気的絶
縁性を有する粉体を埋設せしめたことを特徴とする感圧
導電性ゴムシート。 ２、上記無機質充填材がウィスカーであることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の感圧導電性ゴムシート
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電気絶縁性を有するゴムに導電性カーボンブラック
   そして非金属の無機質からなる短繊維、粉体そしてウィ
   スカーから選ばれてなる少なくとも１種の無機質充填材
   をゴムマトリックス中に均一に分散したシート状複合体
   とし、上記複合体の少なくとも一方の表面層に電気的絶
   縁性を有する粉体を埋設せしめたことを特徴とする感圧
   導電性ゴムシート。 ２、上記無機質充填剤がウィスカーであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の感圧導電性ゴムシート
   。