JPS63215745A - 感圧導電性弾性体組成物 - 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】 ［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コ 従来、感圧導電性材料を得る方法として、高分子エラス
トマー中に導電性または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
にニッ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、ニッ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ッチとして
使用されている。　従って、それら機器の信頼性を高め
るために、圧力スイッ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
という欠点があった。

また、特開昭５３−３３３８９号公報、特開昭５３−４
３７４９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
ップリング剤）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、実際の栃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５
６−９１３０２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。

従って、これらの成形品の適用範囲が形状面で限定され
るという欠点があった。

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、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、電気スイッ
チ部品に適用したときの耐久性および信頼性に優れ、か
つ成形品の形状面で応用範囲の広い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
イッチの接点部に適用したとき、極めて優れた耐久性ス
イッチが得られ、また本発明の組成物が成形物の形状に
よらず安定した感圧特性を有することを見いだし、本発
明をなすに至った。

すなわら本発明は、 （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または酸化スズ・
酸化アンチモン系酸化物を主成分とする導電性粒子を２
０〜ｉ、ｏｏｏ重量部配合して成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っ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、例えばポリブタジェンゴム、エチレ
ン−プロピレンゴム、ブチルゴム、スチレン−ブタジェ
ンゴム、クロロブレンゴム、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って、
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ｂ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は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１’；Ｉｔ　ｆ
ａ度などが自由に選べるという利点があり、またシート
成形や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
ック、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
どして、あらかじめ打開溶媒に溶解したものまたはラテ
ックスの形でも用い得る。　さらに、場合によっては２
秤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じて用いても
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（Ｓｎ　Ｏ２）と酸化アンチモン（Ｓｂ　２
０３）とからなる酸化物は、スプレー、気相成長、真空
蒸着、スパッタリング、液相析出など、種々の化学的お
よび物理的の手段によっ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ィングして得られる導電性粒子、
もしくは酸化スズ・酸化アンチモン系酸化物そのものを
成分とする粒子である。　これら粒子の形状は、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
クリーン印刷によっ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、原料入手の容易さぁよび
経演性の面なども含めて、酸化チタンあるいはマイカに
導電層をコーティングしたものが特に好適である。

（Ｂ）成分の平均粒子径は、０．０２〜１０（５μｒａ
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
の困難性もおるが、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、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〜ｉ　、　ｏｏｏ重量部の範囲、好ましくは３０
〜６００重ｆｉ部である。　２０重量部未満では感圧導
電特性が得られ難く、ｉ、ｏｏｏｍａ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
って、本発明の感圧導電性弾性体組成物は押圧により作
動する電気スイッ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
機や押出機によっ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
一体成形タイブ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）製部品名、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）製部品名、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部を混練機によって均一に分散し、ペースト
状の組成物Ａを得た。

上記と同様にして、ＵＣＸ−９０４１００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（酢酸カルピトール）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。

第１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１８０Ｌｚｍのポリエステルフィルム
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
ポリエステルフィルム基板１ｂに円形電極２ｂ　　（そ
の直径も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
ることによっ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
よって、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　）の試験スイッチを作
成した。　第１図（ｄ　）の■−■線に沿うたスイッチ
断面図を第２図に示す。

この試料１〜３の試験用スイッチについて、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っ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った。　第二
に、加圧力の違いによりシャ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った。

実施例　２ 液状シリコーンゴムＴＳＥ３２２１　（東芝シリコーン
（株）製部品名）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）製部品名、比重４．７
ａ　／ｃｍ’　＞　　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と同じ試験を行った。　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
った。

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のニッケル粉４００部を均一に配合し、さ
らにキシレン２０部を添加してペースト状組成物を得た
。　この組成物を用いて実施例１と同様の試験を行った
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。

実施例　３ 実施例２で用いた液状シリコーンゴム１００部に、酸化
スズ系酸化物の導電性皮膜を有する平均粒子径１０μｍ
のマイカ粉ＭＥＴＡ−ＭＩＣＡ　　５３Ｆ−１１０Ｃ〈
出隅色素（株）製部品名、比重３．４（Ｊ　／ａｍ３）
　、１００部を均一に配合した組成物を得た。

この組成物は、減圧脱泡され、次いでテトラフルオロエ
チレン加工された金型を用いて１５０℃、１時間の条件
で加熱硬化をし、ｊつざ０．５ｍｍのシートを成形した
。　このシートから直径１２ｍｍの感圧導電性の円板６
を打ち抜いた（第６図（Ｃ））。

第６図＜ａ　）および（ｂ）に図示するように、厚さ　
１８０μｍのポリエステルフィルム基板４ａ。

４ｂに引出し線付き円形電極５ａおよび５ｂをそれぞれ
形成したものを用意し、電極５ａおよび５ｂ　　（いず
れも直径１０ｍｍ）が対向する中間部に上記の感圧導電
性の円板６を挿入して第６図（ｄ　）に示す感圧スイッ
チを作製した。　第６図（ｄ　）のＶｌ−■線に沿うた
スイッチ断面図を第７図に示す。　この試験スイッチを
用いて、加圧力に対する抵抗値を実施例１と同様に測定
した。　その結果を第８図に示す。　成形品としてシー
トを用いても良好な感圧特性が得られることが分かった
。

実施例　４ 実施例１で用いたウレタン樹脂１００部に、平均粒子径
Ｑ、１μ偽以下の酸化スズ・酸化アンチモン系導電性酸
化物下−１（三菱金属（株）製部品名、比重６．６ｇ　
／ａ１３）　５０部および実施例１と同じ分散剤１部を
均一に配合し、ペースト状組成物を得た。　この組成物
に実施例１の硬化剤４．５部および希釈溶剤１５部を混
合し、実施例１と全く同様の試験を行った。　その結果
を第９図に示す。　なお、加圧１０万回の繰返し試験後
においても、特性に大きな変化は認められなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１，２．４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ッチの製作を説明
する工程図、第２図は第１図の■−ｎ線に沿うスイッチ
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、第６図は、
本発明の実施例３の感圧特性を試験するために使用した
スイッチの製作を説明する工程図、第７図は第６図の■
−■■線に沿うスイッチの断面略図、第８図は実施例３
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９図は実施例４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、４ａ、４ｂ−・・フィルム基板、２ａ、２
ｂ、５ａ、５ｂ−・・電極、　３・・・感圧導電層、　
６・・・感圧導電性円板。 特許出願人　東芝シリコーン株式会社 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第１
図 第２図 第３図　　　第４図 第５図 第６図 第７図 第８図　　　第９図

Claims (1)

1. 【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または酸化スズ
   ・酸化アンチモン系酸化物を主成分とする導電性粒子を
   ２０〜１，０００重量部配合して成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。