JPS6290906A - 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
充填材をゴム配合物に複合してなるゴム弾性に優れたゴ
ムシート体であって、非加圧から加圧時の電気抵抗値を
大きく低下させ、且つ耐クリープ性を有し長期間に沿っ
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ンク、
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、このほか導電性ゴムシートの感度を向上させるた
めにシートの表層部に細胞構造の空隙部を形成し、全屈
粉末等の導電材料を高充虜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属繊維を充填
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
、上記金属充虜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屈充壜材に接触し
て電気抵抗値を減少させている。　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
のゴムマトリックスが疲労して硬化し、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
る導電材料と抵触し始めて初期の非加圧時の電気抵抗値
が減少し、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、上記複合体の表面にお
いて、電気的絶縁性の繊維部材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図は上記ゴムシートを加圧した時の状態を示す縦断面
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）の両表面には電気的絶縁性の繊維部材（３）がシ
ート状複合体（２）へ埋設した状態で付着している。

尚、この場合上記繊維部材のオープニングエリアには複
合体（３）が侵入している。

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、クロロプレンゴム、アクリロ
ニトリル−ブタジェン共重合体ゴムエチレン−プロピレ
ン共重合体ゴゴム、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ンク
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
ルブラック糸導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重量部以上の場
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重量部以上にな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
（Ｓ４３Ｎ＋）などのセラミンク等を素材とするもので
、長１μｍ〜１０１曹、径０．３〜３０μｍを有し、一
方粉体としては紛擾が０．０５μｍ〜１００１１ｍ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（８４Ｃ）、炭
化タングステン（ＷＣ）等の炭化物、窒化珪素（Ｓｉ３
Ｎ　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（ＡＬＥＯ３）、ジルコニア（ＺｒＯ二）、
ベリリア（ＢｅＯ）　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−３ｉ
Ｃ）、β−炭化ケイ素（β−３ｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓ
ｉ３Ｎ　４）　、α−アルミナ（Ａｌ１０ヨ）、酸化チ
タン、酸化亜鉛、酸化スズ、黒鉛、Ｆｅ、　ＣｕＮｉ等
であり、直径０．０５〜３ｃｒ　ｍ　、長さ　５〜５０
０μｍ程度の形状からなる針状単結晶体である。上記無
機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　／ＣＩａ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の繊維部材
（３）としては、例えばポリエステル、ポリアミド、ポ
リオレフィン、ポリビニルアルコール、芳香族ポリアミ
ド、ガラス繊維等を素材とする公知の手段によって得ら
れる織布、不織布、ブレーカ等でありその目付量は７０
ｇ／ｎ（以下であり、７０ｇ／ｒｒｒを越えるとオープ
ニングエリアが小さくて侵入するゴム量が減少し感圧導
電性に欠ける。

これにより、上記感圧導電性ゴムシート（１）は非加圧
時において、上記ゴムシートの表面と接する電極板が該
複合体（２）表面に位置している繊維部材（３）の毛羽
（４）に接触しているため、上記電極板と導電性のシー
ト状複合体（２）とは電気的に絶縁状態となる可能性が
太き（なり、一方、加圧時においては第２図に示される
ように突出している毛羽（４）は応力集中を受けて変形
するため、電極板（５）は上記繊維部材のオープニング
エリアに侵入しているシート状複合体（２）と接触して
導電状態になる。そして、この状態で荷重を除去すると
、繊維部材（３）は元の位置へ弾性的に復元して電極板
（５）と導電性のシート状複合体（２）とは電気的に遮
断される。

また、シート表面に上記繊維部材（３）を埋設すると、
感圧導電性ゴムシートは上記繊維部材（３）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ブランク、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
的絶縁性の繊維部材（３）を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２鶴のシートに
押し出した。そのシートの両面に第１表に示される電気
絶縁性の不織布を積層した後、これをモールドに挾み加
硫条件１５０℃×２０分でプレス加硫した。得られたシ
ートを３０Ｘ　３３ｍ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０．５ｋｇ／ｃｄ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／ｃｄ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、上記シートの繰り返し加圧による耐疲労性を測定
するため、上記シートを１秒間に２５回の割合で２００
万回及び８００万回まで０．５ｋｇ／ｃＪの圧力を繰り
返し加圧後の電気抵抗値を測定し、繰り返し前の０．５
ｋｇ／ＣＩＡの加圧下の電気抵抗値で除した値を求めた
。

電気抵抗値の測定は、まずテストピースを約２００ｇ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Ｑ、：３＋ｎ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。

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／ｃｌａ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。

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不織布を埋設させた導電性
ゴムシートは、表面に上記不織布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
化が大きくして感度が良好であり、また２００万回、８
００万回の繰り返し後の抵抗値の変化も小さく、更には
耐クリープもすぐれている。

以　　　下　　　余　　　白 （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
を有する繊維部材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通電
性となり、しかもこの抵抗値の変化が大きくて感度良好
なものとなり、更には、上記シートに数多くの繰り返し
の加圧をあたえても、電気抵抗値の増加率も比較的押え
られ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加圧時における
状態を示すシートの縦断面図である。 （１１・−感圧導電性ゴムシート （２１−ｍ−シート状複合体 （３１−＠錐部材 （４）−・−毛羽 （５）・−電極 特許出願人　三ソ星ベルト株式会社 第１図 第２図 手続補正書（自発） １、事件の表示 昭和６０年特許願第２３２０４８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 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１）明細書第２頁５行目の「長期間に沿って使用でき
る」を「長期間使用できる」に補正する。 （２）明細書第３頁１０行目の「微少」を「微小」に補
正する。 （３）明細書筒５頁１１〜１６行目の「、例えば天然ゴ
ム−エチレン−プロピレン共重合体ゴゴム、等があるが
、」を「、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−ブタジェン共重合体ゴム、
ニトリルゴム、ブチルゴム、クロロブレンゴム、アクリ
ロニトリル−ブタジェン共重合体ゴム、エチレン−プロ
ピレン共重合体、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム
、フッ素ゴム、シリコンゴム、ウレタンエラストマー、
そして熱可塑性エラストマー等があるが、」に補正する
。 （４）明細書第６頁７行目の「２重量部以上」を「２重
量部未満」に補正する。 （５）明細書第６頁９行目の「１００重量部以上になる
と」を「１００重量部を越えると」に補正する。 （６）明細書筒７頁１１〜１２行目の「上記無機充填材
」を「上記無機質充填材」に補正する。 （７）明細書第７頁１８行目の「上記無機充填材」を「
上記無機質充填材」に補正する。 （８）明細書第７頁２０行目の「無機充填材」を「無機
質充填材」に補正する。 （９）　　明細書第９頁９行目の「少ないこと」を「小
さいこと」に補正する。 Ｃ１ｏ）明細書第１１頁２０行目の「大きくして」を「
大きく」に補正する。 （Ｉ＋）　　明細書第１３頁第２目の「耐クリープ」を
「耐クリープ性」に補正する。 （■　明細書第１３頁第２表の枠外下における「＊４　
繰り返り前の０．５ｋｇ／ｃｎｉ加圧時の抵抗値繰り返
し後の０．５ｋｇ／ｃｕｔ加圧時の抵抗値」を「＊４　
繰り返し前の０．５ｋｇ／ｃＩｌ！加圧時の抵抗値／血
り返し後の０．５ｋｇ／ｃｆｆｌ加圧時の抵抗値」に補
正する。 以　　　上

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、上記複合体表面に電気的絶縁性の繊維部材を埋設
   せしめたことを特徴とする感圧導電性ゴムシート。 ２、上記電気的絶縁性の繊維部材が不織布であり、シー
   ト状複合体の少なくとも一方の表面に埋設させたことを
   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。 ３、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
   。