JPH01243401A - 感圧抵抗変化型導電性組成物 - 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】 工　技術分野 本発明は印刷、塗装、コーティング等の特性を具備した
感圧抵抗変化型導電性組成物に関し、さらに詳しくは非
加圧時には高抵抗性あるいは絶縁性を示し、加圧時には
低抵抗性あるいは導電性を示す感圧抵抗変化型導電性組
成物に関するものである。

■　従来技術 従来からかかる感圧抵抗変化特性を有する材料は知られ
ている。　例えば、米国特許第２．０４４，０８０号明
細書には、粒状の炭素（Ｇｒａｎｕｌａｔｅｄ　（：ａ
ｒｂｏｎ）の如き導電材料を電極の間にはさみ込んだ材
料を圧迫すると、その材料の抵抗値が低下するという発
明が開示されている。　これと同様の例は米国特許第３
．８０６．４７１号明細書にも開示されており、ここに
は各種の半導体物質を使用すること、粉粒状物質がバイ
ンダーでまとめられること、ビステリシス現象を小さく
する為および摩耗を防ぐ為に球状または粒状物質を使用
する事などが述べられている。　さらに米国特許第３，
７１０゜０５０号明細書には導電性粉体に２０〜５０％
のゴム粉末を加′え粉体の感圧導電性を引き出した発明
が開示されている゛。

これらの例では、かかる粉末状の材料がゴム等の分散媒
を用いずそのままの状態で使用されるため、感圧導電性
材料は特別な容器に収容されなければならない等の欠点
がある。

前述の米国特許第３，８０６，４７１号明細書の発明で
は、粉粒状物がバインダーでまとめられる工夫かなされ
ているが、材料の可撓性は不十分であった。

特開昭５６−１０８２７９号明細書には、このバインダ
ーの厚さを２５．４μ以下にする発明が開示されている
。　また、粉体を発泡体のセルの空間にとじこめる発明
が米国特許第２゜３０５．７１７号明細書に開示されて
いるが、この発明によっても粉体の脱落は完全に防止で
きない。　粉体脱落の問題は、例えば米国特許第３，６
２９，７７４号明細書に記載のように、発泡体のセルの
面を導電粉体を含有する塗膜でおおうことにより解消す
る。　しかしこの技術で得られる感圧導電体の抵抗値の
変化範囲は小さなものである。　すなわち、開放時の抵
抗値自体が十分には高くはなく、加圧時の抵抗値に対す
る開放時の抵抗値の比も小さいため、例えばスイッチ素
子としては好ましいものではない。

またシリコーンゴム等の弾性材料に特殊な導電性粉体を
配合し感圧導電性を付、与した感圧導電性弾性体組成物
が特公昭５６−９１８７等に開示されているが、これら
の弾性体組成物に印刷、塗装、コーティング等の特性を
付与することはきわめて困難であり、スイッチ素子や電
子部品等の精密化、薄膜化、軽量化に対しては自ずと限
界があり、すぐれた感圧性と印刷、塗装、コーティング
等の特性を兼備した感圧抵抗変化型導電性材料の出現が
望まれていた。

■　発明の目的 本発明の目的は、加圧圧縮によってその電気抵抗が加圧
圧縮されていない場合の電気抵抗に比較して大巾な低下
を示し、かつ加圧力の増大によりその抵抗が滑らかに減
少する印刷、塗装、コーティング等の特性を存した感圧
導電性体をあたえる感圧抵抗変化型導電性組成物を提供
することにある。

本発明の他の目的は、加圧と解放の繰り返しに対する耐
久性の優れた感圧導電性体を与える感圧抵抗変化型導電
性組成物を提供することにある。

■　発明の構成 本発明は印刷インキあるいは塗料、コーテイング材とし
ての特性を有した感圧抵抗変化型導電性組成物に関する
ものである。

本発明の感圧抵抗変化型導電性組成物は、導電性材料で
あるグラファイトと、電気絶縁材料である二酸化チタン
と、有機高分子バインダーとを含むものであり、さらに
好ましくはこれらを適当な溶媒中に溶解分散させておけ
ば印刷、塗装、コーティング等に優れた組成物となる。

たとえばこれをポリエステルフィルム等の基材上に塗布
して溶媒を蒸発させることによって成膜化することがで
きる。

本発明の感圧抵抗変化型導電性組成物は、グラファイト
と二酸化チタンの比率を変える事により、加圧力に対す
る抵抗の変化率（以下、感度という事がある）を制御す
る事が可能である。

本発明において使用される有機高分子材料（バインダー
）としては、例えばフェノール樹脂、ユリア樹脂、メラ
ミン樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポ
キシ樹脂、ケイ素樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性
樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニ
ル樹脂、アクリル樹脂、スチロール樹脂、ポリアミド樹
脂等の熱可塑性樹脂、ニトロセルロース、アセチルセル
ロース、エチルセルロース等の繊維素誘導体、塩化ゴム
、塩酸ゴム、シリコンゴム等のゴム誘導体などを例示す
ることができる。

本発明ではこれらに限られることなく印刷、塗装、コー
ティング等が可能なものであれば如何なるものでもよい
が、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体ならびにその変性
体の使用が特に好ましい。

本発明において使用される導電性体としては、グラファ
イトが好ましい。　特に好ましくは、鱗片状のグラファ
イトでそのサイズが６．０ミクロン程度のものがよい。

　またグラファイトの配合量は、有機高分子材料（バイ
ンダー樹脂）１００重量部に対して３０重量部から１６
０重量部の範囲であり、より好ましくは３３重量部から
１４８重量部の範囲が良い。

本発明において使用される絶縁性体は、二酸化チタンが
好ましい。　また二酸化チタンの配合量は、有機高分子
材料（バインダー樹脂）１００重量部に対して５０重量
部から１５０重量部の範囲であり、より好ましくはその
粒径が０．１〜０．３ミクロン程度のものが良い。

そして、導電性体としてのグラファイトと絶縁性体とし
ての二酸化チタンの総和は１７０〜２２０重量部の範囲
にするのがよい。　これが１７０重量部未満あるいは２
２０重量部をこえると感圧抵抗型には成り得ない。

本発明において使用される溶剤としては、例えば、工業
用ガソリン、灯油等の脂肪族炭化水素、低沸点芳香族石
油ナフサ、中沸点芳香族石油ナフサ等の芳香族石油ナフ
サ、ペンゾール、ドルオール、キジロール、ソルベント
ナフサ等の芳香族炭化水素、テレピン油、ジペンテン、
パインオイル等のテルペン族炭化水素、メチレンクロラ
イド、トリクロルエチレン、パークロルエチレン、オル
トジクロルベンゼン等の塩化炭化水素、２−ニトロプロ
パン等のニトロ化炭化水素、メチルアルコール、エチル
アルコール、イソプロピルアルコール、イソブチルアル
コール等の脂肪族アルコール、エチレングリコールモノ
メチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテ
ル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレ
ングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコー
ルモノブチルエーテル等のエーテルアルコール、ジオキ
サン等のエーテル、酢酸メチル、酢酸エチル、°酢酸イ
ソプロピル等の酢酸エステル、酢酸エチレングリコール
モノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチ
ルエーテル、酢酸エチレングリコールモノブチルエーテ
ル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル等の
エーテルエステルなどを例示することができる。

しかし、本発明ではこれらに限定されることなく印刷、
塗装、コーティングの方法とバインダーおよび溶剤の揮
発速度を考慮した上で、使用可能な溶剤であれば如何な
る溶剤でもよいが、特に好ましいのは酢酸エチレングリ
コールモノブチルエーテルである。

本発明において使用される基材としては、印刷、塗装、
コーティングに適したものであれば如何なるものでもよ
い。

■　実施例 以下、本発明を実施例および比較例について具体的に説
明する。

（実施例１） 塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体１００重量部、グラフ
ァイト５０重量部、二酸化チタン１３４重量部、酢酸エ
チレングリコールモノブチルエーテル５０４重量部を含
む印刷用インキ組成物を厚さ１８８ミクロンのポリエス
テルフィルム上に印刷した後、溶媒である酢酸エチレン
グリコールモノブチルエーテルを除去する為に加熱乾燥
処理を行い、厚さ７０ミクロンの感圧導電体層を有する
感圧抵抗変化型導電性組成物を得た。　この組成物を平
らな櫛目電極上に置き、直径１０ｍｍの平坦な先端を有
する棒で加圧および除圧を繰り返して特性を観察した。

この例での感圧抵抗変化型導電性組成物の特性は、第１
図に示されている。　この第１図は加圧力と抵抗との関
係を示し、加圧が始まると直ちに且つ滑らかに抵抗が下
って導通状態となり、加圧が解除されると直ちに且つ滑
らかに元の抵抗値に復帰する状態が示されている。

また、この状態は、前記棒で繰返し１００万回の加圧を
行っても変化がなく、本発明の組成物が加圧と解放の繰
返しに対し耐久性に慢れていることを示している。

（実施例２） 塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体１００重量部、グラフ
ァイト３３重量部、二酸化チタン１４６重量部、酢酸エ
チレングリコールモノブチルエーテル４９７重量部を含
む印刷用インキ組成物を厚さ１８８ミクロンのポリエス
テルフィルム上に印刷した後、溶媒である酢酸エチレン
グリコールモノブチルエーテルを除去する為に加熱乾燥
処理を行い、厚さ７０ミクロンの感圧導電体層を有する
感圧抵抗変化型導電性組成物を得た。　この組成物を平
らな櫛目電極上に置き、直径１０ｍｍの平坦な先端を有
する棒で加圧および除圧を繰り返して特性を観察した。

特性を第２図に示す。

第２図に示されるように、加圧力と抵抗との関係は、加
圧が始まると直ちに且つ滑らかに抵抗が下って導通状態
となり、加圧が解除されると直ちに且つ滑らかに元の抵
抗値に復帰する。

（実施例３） 塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体１００重量部、グラフ
ァイト１４８重量部、二酸化チタン５８重量部、酢酸エ
チレングリコールモノブチルエーテル５４７重量部を含
む印刷用インキ組成物から実施例１と同様の方法で乾燥
膜厚７゜ミクロンの組成物を作成し、実施例１と同一の
方法で特性を観察した。。

特性を第３図に示す。

第３図に示されるように、加圧力と抵抗との関係は、加
圧が始まると直ちに且つ滑らかに抵抗が下って導通状態
となり、加圧が解除されると直ちに且つ滑らかに元の抵
抗値に復帰する。

（比較例１） 塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体１００重量部、グラフ
ァイト２２５重量部を酢酸エチレングリコールモノブチ
ルエーテル５８０重量部に溶解混合して得られる印刷用
インキ組成物を厚さ１８８ミクロンのポリエステルフィ
ルム上に印刷した後、酢酸エチレングリコールモノブチ
ルエーテルを除去する為に加熱乾燥処理を行い、乾燥膜
厚７０ミクロンの組成物を得た。

この組成物を平らな櫛目電極上に置き、直径１０ｍｍの
平坦な先端を有する棒で加圧および除圧を繰り返して特
性を観察した。

特性を第４図に示す。

この比較例では、第４図の加圧カー抵抗の関係グラフか
ら明らかなように、加圧が始まると抵抗が急降下して導
通状態となり、他方加圧が解除されると抵抗値が急上昇
して絶縁状態となり、本発明の感圧抵抗変化型には成り
得ない。

（比較例２） 塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体１００重量部、二酸化
チタン１７０重量部を酢酸エチレングリコールモノブチ
ルエーテル４８０重量部に溶解混合して得られる印刷用
インキ組成物から比較例１と同様の方法で乾燥膜厚７０
ミクロンの組成物を作成し、比較例１と同一の特性を観
察した。

特性を第５図に示す。

この比較例では、第５図の加圧カー抵抗の関係グラフか
ら明らかなように、加圧が始まっても抵抗値は全く変化
せず絶縁状態のままであり、加圧が解除されても抵抗値
は変化せず絶縁状態のままであった。

（比較例３） 塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体１００重量部、グラフ
ァイト１９８重量部、二酸化チタン２０重量部、酢酸エ
チレングリコールモノブチルエーテル５６９重量部を含
む印刷用インキ組成物から比較例１と同様の方法で乾燥
膜厚７０ミクロンの組成物を作成し、比較例１と同一の
特性を観察した。

特性を第６図に示す。　この第６図は、加圧力と抵抗と
の関係を示し、加圧が始まると抵抗が急降下して導通状
態となり、他方加圧が解除されると抵抗値が急上昇して
絶縁状態となる。

この例での組成物の感度は、実施例１．２および３より
も比較例１に近い。　よって、この例での組成物は、本
発明の感圧抵抗変化型には成り得ない。

（比較例４） 塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体１００重量部、グラフ
ァイト１９重量部、二酸化チタン１５７重量部、酢酸エ
チレングリコールモノブチルエーテル４９０重量部を含
む印刷用インキ組成物から比較例１と同様の方法で乾燥
膜厚７０ミクロンの組成物を作成し、比較例１と同一の
特性を観察した。

特性を第７図に示す。

この比較例では、第７図の加圧カー抵抗の関係グラフか
ら明らかなように、加圧が始まっても抵抗値の変化は掻
くわずかであり、その感度も非常に小さい。また加圧が
解除されても抵抗値は変化せず絶縁状態のままであった
。　この例での組成物は、本発明の感圧抵抗変化型には
成り得ない。

■　効果の説明 本発明の感圧抵抗変化型導電性組成物は、繰り返し加圧
に耐え、さらに加圧力の増大によフて滑らかに抵抗値の
減少する特性を持ち、加圧力変換素子として或いは可変
抵抗体などの用途に適する。

さらに本発明の感圧抵抗変化型導電性組成物は、加圧力
と抵抗値が逆比例関係を示し、加圧力検出器などの各種
センサーとしても応用できる。

また、本発明の感圧抵抗変化型導電性組成物は、印刷、
塗装、コーティング等の塗布特性を有し、スクリーン印
刷等の手法を用いることにより種々の形状に印刷が可能
である。

本発明は、キーボードスイッチ、自動ドアのスイッチ、
各種圧力接点スイッチ、その他のセンサーとして広範囲
に利用できる。

【図面の簡単な説明】

図面は全て、それぞれ感圧特性を示すための圧力と抵抗
値との関係図である。 第１図、第２図および第３図はそれぞれ実施例１．２お
よび３における組成物の特性を示すグラフである。 第４図、第５図、第６図および第７図はそれぞれ比較例
１．２．３および４における組成物の特性を示すグラフ
である。 ＦＩＧ、１ 加　Ｆ　カ（に９） ＦＩＧ、２ カＯｇ　　　　力　（に９） ＦＩＧ、３ 加　圧　カ（に９） ＦＩＧ、４ カロ　　圧　　　力　（に９） ＦＩＧ、５ 力ＯＬＥ　　　力　（に９） ＦＩＧ、６ カロ　　Ｉ五　　　力　（に９）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機高分子材料１００重量部に対し、グラファイ
   ト３０〜１６０重量部、二酸化チタン５０〜１５０重量
   部を含有し、前記グラファイトと前記二酸化チタンの総
   和を１７０〜２２０重量部としてなることを特徴とする
   感圧抵抗変化型導電性組成物。
2. （２）前記有機高分子材料が、塩化ビニル・酢酸ビニル
   共重合体である特許請求の範囲第１項に記載の感圧抵抗
   変化型導電性組成物。
3. （３）有機高分子材料１００重量部に対し、グラファイ
   ト３０〜１６０重量部、二酸化チタン５０〜１５０重量
   部および有機溶媒を含有し、前記グラファイトと前記二
   酸化チタンの総和を１７０〜２２０重量部としてなるこ
   とを特徴とする感圧抵抗変化型導電性組成物。
4. （４）前記有機高分子材料が、塩化ビニル・酢酸ビニル
   共重合体である特許請求の範囲第３項に記載の感圧抵抗
   変化型導電性組成物。
5. （５）前記有機溶媒が酢酸エチレングリコールモノブチ
   ルエーテルである特許請求の範囲第３項または第４項に
   記載の感圧抵抗変化型導電性組成物。