JPH0422829A

JPH0422829A - 圧力感知ゴム

Info

Publication number: JPH0422829A
Application number: JP12558490A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kuramochi; 浩倉持
Original assignee: Polytec Design KK
Current assignee: Polytec Design KK
Priority date: 1990-05-17
Filing date: 1990-05-17
Publication date: 1992-01-27

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）この発明は簡単に作成でき、しかも正確に感知すること
かできるような圧力感知ゴムに関する。

（従来の技術）圧力感知ゴムにはいろいろなタイプのものがあるが、そ
のひとつに導電性ゴムを用いたものがある。これはガー
ボンブラソクなどを混ぜて導電性を付与したゴムシート
に絶縁性インクを網目状に印刷したものである。この絶
縁性インク印刷ゴムを上下２枚の電極の間にはさんで、
２枚の電極の両側から圧力を加えると、導電性ゴムの一
部がインクの網目から突出し、電極に接するため、両極
間に電流か生じる。圧力を解除するとゴムは弾性がある
ので、もとの形に復元して、給体性インクの下に引っ込
むため、電流は止まる。このようにして圧力感知ゴムと
して機能する。

また、導電性ゴムシートに網目状絶縁性シートを積層し
たものがある。この絶縁性シート積層ゴムを上下２枚の
電極の間に挟んで、両側から圧力を加えると、網目シー
トは絶縁性のため、先述した絶縁性インクと同し役割を
果たす。すなわち圧力に応じて絶縁性シートの網目の間
から導電性ゴムが突出し、電極に接して電流が生じ、圧
力感知ゴムとして機能する。

しかし、これらの圧力センサーはいったん導電性ゴムシ
ートを成型した後、別に成型した網目状絶縁性シートを
接着するか、絶縁性インクを網目状に印刷するなど複雑
な工程を経なければならな（１ｏまた、網目状絶縁性シ
ートの網目に偏りかあたり、インクの印刷漏れがあった
りすると、正確に機能しない。

一方、長期にわたり反復使用すると、網目状絶縁性シー
トやインクがはがれ落ち、その機能を失う可能性がある
などの欠点がある。

その他には、ゴム混練工程中に０１〜１０μのグラファ
イト粒子を加え、分散させたものがある。

これは圧力を加えると、グラファイト粒子間距離が近く
なり、導電性を示すようになることを利用したものだが
、このゴム組成物はチャタリングがひどく、おおざっば
な圧力感知以外は使用することができない。

（発明が解決しようとする問題点）この発明は作成が容易で、正確に圧力を感知することが
でき、長期にわたる反復使用にも安定なエラストマー表
面変性物を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）この発明はカーボンブラックなどを添加して導電性を付
与したエラストマーの表面を後処理によってハロゲン化
し、表面に細かい亀裂のある絶縁層を形成することによ
り、圧力に応して導電性か変化する圧力感知ゴムを提供
しようとするものである。

さらに具体的には、まずエラストマー混練工程で、カー
ボンブランクやグラファイトを添加して導電性を付与し
たエラストマーをシート状に成型する。これを、１！の
水にサラシ粉を１５〜７５ｇ溶解し更に１２規定塩酸を
３〜９ｍｌ加えた液、または１１の水にアンチホルミン
液（１２％次亜塩素酸ソーダ水溶液）３〜９ｍｌを溶解
し更に１２規定塩酸３〜９ｍｌを加えた液：に浸漬した
後、中和、水洗、乾燥し、表面に絶縁性の塩素化層を形
成することにより、圧力感知ゴムとして好適なエラスト
マー表面変性物を提供しようとするものである。

表面に絶縁性層を形成する方法としては、先述の塩素化
のほか、フン素ガスを用いたフッ素化も有効な手段であ
る。臭素水、ヨウ素水を用いた臭素化、ヨウ素化による
絶縁性層の形成方法も本発明に用いることができる。

（作　　用）一般にエラストマーは、ハロゲン化処理すると表面にハ
ロゲン化された薄い層か形成されるが、この層は絶縁性
を示す。導電性を付与したエラストマーも簡単にハロゲ
ン化できるが、ハロゲン化処理された表面層は驚くべき
ことに、一般のエラストマーをハロゲン化処理したとき
の表面層と同様に、全く電気を通さなくなる。

すなわち導電性エラストマーを好ましい条件でハロゲン
化処理することにより、表面層だけが絶縁性で内層は導
電性のエラストマーを得ることができる。

ハロゲン化された層はミクロ的にみると、滑らかな層で
はなく、細かい亀裂が全面に均一に生じている。（第１
図）この亀裂が先に述べた網目状絶縁体シートの役割を
果たす。

導電性エラストマーのシートを成型し、後処理によって
ハロゲン化し、表面に細がい亀裂のある絶縁層（第１図
ａ）を形成する。これを第２図のように上下２枚の電極
の間にはさむ。両極間に圧力か加わると、ハロゲン化さ
れた層（第２図ａ）の全面に均一に生している亀裂から
、ゴム内層の導電性部分（第２図ｂ）か突出し、電極（
第２図Ｃ）に接し、電流を生ずる。圧力が大きくなると
さらに突出してきて、電極との接触面積が大きくなり、
電流量が増加する。圧力を解除すると、ゴムはもとの形
に復元し、ハロゲン化層の下に隠れるため、電流は止ま
る。

このように圧力に応して突出する内層の導電性部分の大
きさが変化し、電極接触面積が変化するため、圧力感知
ゴムとして機能する。

さらに、ハロゲン化処理の時間を変えることによりハロ
ゲン化層の厚みを調節できるので、感知し得る圧力の範
囲が所望のものを作成することができる。すなわち、長
時間ハロゲン化処理し厚い絶縁層を形成させると、内層
の絶縁性部分が突出しにく（なるので、感知し得る圧力
の範囲が高くなる。

（実　施　例）導電性エラストマーの製造方法は従来の方法を用いるこ
とができる。すなわち、エラストマーの混練工程で、カ
ーホンブラックやグラファイトを３０重量部〜１５０重
量部添加すればよい。続いてこれを０．１ｍ　ｍ〜１０
ｍ　ｍの厚みのノートに成型する。

これを圧力センサーとして用いる場合には、まずセンサ
ー用に適当な大きさに切断する。塩素化処理方法も従来
と同じ方法を用いることができる。

処理に有効な溶液は次の２つである。

■水１１に対し、サラシ粉１５〜７５ｇ、好ましくは３
．５〜５．５ｇを溶解させ、その溶液に１２規定塩酸を
３〜９ｍｌ、好ましくは５〜７ｍｌ加える。

■水１１に対し、アンチホルミン液〔１２％次亜塩素酸
ソーダ水溶液〕３〜９ｍｌ、好ましくは５〜７ｍｌを加
え、その溶液に対し、１２規定塩酸を３〜９ｍｌ好まし
くは５〜７ｍｌ加える。

この溶液に１０秒〜５分間、好ましくは１分から４分間
常温で浸漬する。浸漬時間によってエラストマー表面に
形成されるＩ・ロゲン化層の厚みを調整することかでき
る。浸漬後は１％炭酸水素ナトリウム溶液なとの適当な
弱アルカリ溶液を用いて、表面に残った酸を中和し、水
洗後乾燥する。

この発明に用いられるエラストマーは特に材質を選ばな
いが、その分子構造内に不飽和結合を持つエラストマー
は塩素化処理し易いので、天然ゴム、イソプレンゴム、
スチレンブタジェンゴム、クロロブレンゴム、ニトリル
ゴムなどが適している。分子構造内に不飽和結合を持た
ないエラストマーでも、フッ素化処理は施すことができ
るので、先述の各種エラストマーに加えて、不飽和結合
を持たないエチレンプロピレンゴム、ブチルゴムなども
フッ素化処理すれば圧力感知ゴムとして機能する。

フッ素化処理の方法は先述の方法で導電性を付与したエ
ラストマーを１０〜５０容量％でフ、ッ素ガスを含む窒
素雰囲気中で、１分〜６０分間常温で放置すればよい。

他のハロゲン化処理として、臭素化処理は臭素を十分に
通気し溶解した水に、先述の方法で導電性を付与したゴ
ムを１分〜６０分間浸漬し、先述と同様、中和、水洗、
乾燥する方法か有効である。

ヨウ素化処理はヨウ素を十分に通気し溶解した水に導電
性ゴムを３分〜８０分間浸漬し、中和、水洗、乾燥すれ
ばよい。

本発明を応用した例として手書き入力装置や、圧分布感
知装置かあるが、これに用いる場合は、先述の方法で導
電性を付与したエラストマーシートを約５ｃｍ角〜４０
ｃｍ角の必要な大きさに成型し、そのままハロゲン化処
理を施す。このようにして得られた表面変性物は圧力を
加えた部分だけその圧に応した電流が生しるため、手書
き入力装置や圧分布感知装置に応用できる。

さらには、ハロゲン化処理を施す時間を変え、ハロゲン
化処理層の厚みを調整することにより、感知し得る圧力
の範囲が所望の物を作成することができる。

（発　明　の　効　果）本発明の圧力感知ゴムは導電性エラストマーをハロゲン
化処理するだけで作成できるため、絶縁体網目シートを
積層したものや絶縁性インクを網目状に印刷したものよ
りはるかに簡単な工程で作成できる。

また導電性エラストマー全体をハロゲン化処理し、全面
に均一にひび割れた絶縁層が形成されるため、圧力感知
にバラツキがない。絶縁性インクには印刷もれや印刷の
厚みにバラツキを生しることかあるが、本発明はそのよ
うな問題点か全くないので、大きなシートを用いた手書
き入力装置等に用いる場合特に有効である。

さらには導電性エラストマー本体をハロゲン化処理する
ため、長期間反復使用しても、絶縁層が剥がれ落ちる可
能性が全くない。

また絶縁性インクや絶縁性網目シートはその厚みを微妙
に調整することは難しいが、本発明の処理は化学処理で
あるため、絶縁層の厚みを微妙に調整することができる
。そのため感知し得る圧力の範囲が所望のものを容易に
作成できる。

本発明の圧力センサーの性能を従来のものと比べた結果
を第３図に示したが、従来のものと全く変わりない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一部断面図である。第２図は本発明を実際に使用した場合の一部断面図であ
る。第３図は本発明の効果を従来品と比較した、圧力に対す
る電気抵抗の実験結果である。図中ａ・・・・ハロゲン化処理されたエラストマーの表面層ｂ・・・・ハロゲン化処理されていないエラストマーの
層Ｃ・・・・電極　　　ｄ・・・・リード線■従来品シリコーンゴムの表面に絶縁性ンリコーンインクを網目
状に印刷したちの ■本発明天然コム１００重量部、アセチレンブラ。り１００重量部、パーオキサイド７重量部の組成のエラ
ストマーを厚さ０．５ｍｍのシートに成型し、水１ｐに
サラン粉を４ｇ溶解し、これに１２規定塩酸を６　ｍ　
ｌ加えた液に常温で２分間浸漬し、中和、水洗、乾燥し
たエラストマー表面変性物。 ■本発明ブタンエンゴム１００重量部、アセチレンブランク１０
０重量部、パーオキサイド５重量部の組成のエラストマ
ーを厚さ１０ｍｍのシートに成型し、水１１にアンチホ
ルミン液５ｍｌを加え、これに１２規定塩酸５ｍｌを加
えた液に３分間常温で浸漬し、中和、水洗、乾燥したエ
ラストマー表面変性物。 ■本発明エチレンプロピレンゴムｉｏｏ重量　部、ケッチエンブ
ラック３０重量部、パーオキサイド１０重量部の組成の
エチレンプロピレンゴムを厚さ０．４ｍｍのシートに成
型し４０容量％でフッ素ガスを含む、窒素ガス雰囲気中
で３０分間放置し、表面をフッ素化したエラストマー表
面変性物。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）導電性を付与したエラストマーの表面をハロゲン
化処理することにより、圧力をかけたとき、圧力に応じ
て導電性が変化することを特徴とするエラストマー表面
変性物。