JPH077608B2

JPH077608B2 - 変形導電性エラストマー

Info

Publication number: JPH077608B2
Application number: JP3159591A
Authority: JP
Inventors: 照男岡本
Original assignee: Inaba Rubber Co Ltd
Current assignee: Inaba Rubber Co Ltd
Priority date: 1991-01-30
Filing date: 1991-01-30
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPH04349301A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無加圧及び無伸長等の
無変形状態においては高抵抗値を示し、圧縮、伸長、曲
げ、ねじり等の変形時においては抵抗値が好適に低下す
るように構成された変形導電性エラストマーに係り、特
に、圧縮変形に対してのみならず伸長変形に対しても優
れた引張強度及び耐久性を有する変形導電性エラストマ
ーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来におけるこの種の変形導電性エラス
トマーとしては、シリコーンゴム，エチレンプロピレン
ゴム，クロロプレンゴム等の合成ゴムや、ゴム弾性を示
す熱可塑性エラストマー等の非導電性エラストマーに、
金属粒子，カーボンブラック，黒鉛粒子等の導電性付与
剤を混合分散させてなる感圧導電性ゴムが公知となって
いると共に、上記と同様の非導電性エラストマーに、金
属繊維，炭素短繊維，雲母をニッケルメッキした薄片状
導電性フィラー等の導電性付与剤を混合分散させてなる
伸長導電性エラストマーが公知となっている。前記感圧
導電性ゴムは、主として加圧、圧縮変形により抵抗値が
変化するものであり、また前記伸長導電性エラストマー
は、主として伸長変形により抵抗値が変化するものであ
る。

【０００３】具体例を述べると、前記感圧導電性ゴムに
関しては、例えば特公昭５６―９１８７号公報及び特公
昭５６―５４０１９号公報に、導電性粒子として、角を
落とした礫状の人造黒鉛粒子を用いてなる感圧導電性ゴ
ム組成物が開示されており、また特開昭６２―１１２６
４１号公報には、球状粒子とした高分子材料を焼成・炭
化してなる導電性粒子を用いた感圧導電性エラストマー
組成物が開示されており、更に特公昭６０―７２２号公
報及び特公昭６０―７２３号公報には、液状シリコーン
ゴム中に、シランカップリング剤で表面処理した導電性
金属粒子を分散させると共に、発泡剤として、溶解度パ
ラメータが９．８以上のｎ−プロピルアルコール，ｎ−
ブチルアルコール等の有機化合物或いはＮ−ニトロソ基
を有する有機化合物を用いた感圧導電性材料が開示され
ている。一方、前記伸長導電性エラストマーの具体例と
して、例えば特開昭６１―８０７０８号公報には、高分
子エラストマーのポリウレタンに、面内径と厚みとの比
が２対１以上で１００対１未満である薄片状の雲母やガ
ラス等にニッケルや銅メッキ等を施してなる薄片状導電
性フィラーを混合分散させた変形導電性高分子エラスト
マーが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来の
感圧導電性ゴム及び伸長導電性エラストマーは、特定の
変形態様に対してのみ有用な機能を発揮するものであ
り、両者には夫々以下に示すような問題点があった。即
ち、前記感圧導電性ゴムは、加圧、圧縮変形に対しての
み良好な抵抗値の変化を示すものであって、伸長変形に
対しては適度な抵抗値の変化を示さないのに対し、前記
伸長導電性エラストマーは、伸長変形に対してのみ良好
な抵抗値の変化を示すものであって、加圧、圧縮変形に
対しては適度な抵抗値の変化を示さないという問題点が
ある。これは、前記両者が使用される目的及び用途が相
異なっていることに起因して必然的に生じる問題であ
る。また、前記感圧導電性ゴムとしては、非導電性エラ
ストマー中に黒鉛粒子や球状炭素粒子でなる導電性粒子
を配合してなるものの使用が試みられているが、このよ
うな単純な配合手段では、非導電性エラストマーのみの
変形に基づいて導電性粒子が相互に接触し或いは離反す
ることとなり、従来の非導電性エラストマーの有するゴ
ム弾性等の諸特質が所要の条件を満たしていないことに
起因して、加圧、圧縮変形に伴う圧力変化に対する抵抗
値の変化が急激となりつまり感度が過剰に高くなり、広
い圧力変化範囲にわたって抵抗値が徐々に変化していく
という好適な特性が得られず、而も圧力変化に対する抵
抗値の変化特性に所望の直線性が得られないという不具
合を招く。更に、この種の感圧導電性ゴムにおいては、
加圧、圧縮変形時に抵抗値を適度に低下させようとすれ
ば、非導電性エラストマー中に比較的多量の導電性粒子
を配合せねばならず、これに起因して、見かけ上の硬さ
が高くなると共に材料自体が脆くなり、このため曲げ強
度及び引張強度が低下するという不具合を招く。

【０００５】本発明は上記諸事情に鑑みてなされたもの
であり、変形態様の差異に起因する抵抗値変化の問題
点、抵抗値の変化範囲や直線性等の抵抗変化特性の問題
点、材料強度の問題点等を総合的に検討することによっ
て、圧縮、伸長、曲げ、ねじり等の種々の変形態様に対
して充分な強度を有すると共に良好な抵抗値の変化を示
し、且つ抵抗値の変化範囲が広く、而も直線性、耐久
性、応答性に優れた新規な変形導電性エラストマーを提
供することを技術的課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る変形導電性
エラストマーは、上記技術的課題を達成すべく、以下に
示すように構成したことを特徴とする。即ち、非導電性
エラストマー中に、太さが１００デニール以下の絶縁性
弾性繊維と、粒子径が１０乃至３００μｍのエラストマ
ー粒子と、粒子径が１乃至４０μｍの導電性粒子と、粒
子径が１０乃至１５０μｍの中空状弾性マイクロスフェ
アーとが分散されていることを要旨とするものである。
そして、必要に応じて、前記非導電性エラストマーとし
ては、シリコーンゴムを採用し、又は、液状シリコーン
ゴムと、シリコーンワニス及びシリコーン生ゴム若しく
はこれらを主成分とするシリコーン粘着剤とからなるエ
ラストマーを採用する。また、前記絶縁性弾性繊維とし
ては、湾曲した無定形の又は繰り返し編目を有するポリ
エチレン繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリエ
ステル繊維若しくはポリウレタン繊維又はこれらの複合
繊維であり且つ表面活性化処理がなされているものを採
用する。この場合、前記表面活性化処理としては、シラ
ン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、クロム
系カップリング剤、紫外線、プラズマ若しくはイオンビ
ームによる処理を用いることができる。更に、前記エラ
ストマー粒子としては、架橋シリコーンゴム粉を採用す
る。また、前記導電性粒子としては、球状炭素粒子で且
つその表面に粒子径が０．０５乃至０．２μｍの絶縁性
粒子を３０乃至７０％の表面積分率で付着させたものを
採用する。この場合、前記絶縁性粒子としてはカルシウ
ム粒子を用いることができる。更に、前記中空状弾性マ
イクロスフェアーとしては、塩化ビニリデンとアクリロ
ニトリルのコポリマーを殻としたものを採用する。

【０００７】

【作用】非導電性エラストマーとしては、従来のものを
用いることができ、中でも１液常温硬化シリコーンゴム
が好適である。１液常温硬化シリコーンゴムとしては、
空気中の湿気で加水分解を起して架橋が進行する縮合型
のものが例示され、オキシム型，アルコール型，アセト
ン型，酢酸型等を使用することができる。これらの中
で、アセトン型や酢酸型のものは、硬化速度、腐蝕性、
臭気等の点で特性が劣るので、オキシム型若しくはアル
コール型を使用することが好ましい。また、必要により
上記液状シリコーンゴムに、シリコーンワニス、詳しく
は、シラノール基を有するポリシロキサンをトルエン，
キシレン等の有機溶剤で希釈したものと、平均分子量が
１５万から５０万の直鎖状ポリシロキサンからなるシリ
コーン生ゴムを加えた混合物、或いは上記液状シリコー
ンゴムに、シリコーンワニスとシリコーン生ゴム，充填
剤，可塑剤を主成分とするシリコーン粘着剤を加えた混
合物を使用すれば、上記液状シリコーンゴム単体の場合
より、導電性粒子との接着力及び当該変形導電性エラス
トマーの引裂強度を改善することができる。

【０００８】本発明の第１の特徴的構成要件である絶縁
性弾性繊維としては、多数本の湾曲した無定形の繊維又
は繰り返し編目を有する伸縮性のある繊維を使用するも
のであり、前記無定形の繊維は、長繊維でも良いが、長
さが３乃至６mmのものが好ましく且つ配合量は０．０１
乃至０．１重量％であることが好ましく、また前記繰り
返し編目を有する繊維は、０．２乃至１．０mmのピッチ
で規則的に配列された編目を有するものが好ましく、具
体的にはメリヤス編み、ゴム編み或いはガーター編み等
によるものが例示される。前記無定形の繊維の長さが３
mm未満或いは６mmを超える場合には、非導電性エラスト
マーへの分散性、加工性、成形性及び補強性の面で不利
となり、また前記繰り返し編目を有する繊維のピッチが
０．２mm未満の場合には伸縮性が劣りピッチが１．０mm
を超える場合には補強効果が不足するという問題があ
る。この繊維の素材としては、ポリエチレン、ポリアミ
ド、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル、アラミド
等の有機繊維を単独で或いは複合して使用でき、その太
さは、１００デニール以下とする必要があり、太さが１
００デニールを超える場合には当該変形導電性エラスト
マーが硬くなり変形し難くなるという問題がある。尚、
より好ましくは、７乃至１００デニールとすることであ
り、７デニール未満の場合には補強効果があまり期待で
きない。この繊維の表面活性化処理としては、非導電性
エラストマーがシリコーンゴムである場合には、γ−ア
ミノプロピルトリエトキシシランＨ2 ＮＣ3 Ｈ6 Ｓｉ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 、ビニルトリクロルシランＣＨ2 ＝Ｃ
ＨＳｉＣｌ3 等のシラン系カップリング剤を使用して処
理することが例示され（シリコーンゴム中に混合して使
用してもよい）、他の非導電性エラストマーである場合
には、チタン系カップリング剤、クロム系カップリング
剤等の化学的表面活性化処理や、紫外線、プラズマ、イ
オンビーム等の物理的表面活性化処理が例示される。上
記例示の繊維は、三次元方向への伸縮性に富み、非導電
性エラストマー中に混入した場合においても充分な追従
性を発揮して種々の変形に耐えることができるものであ
り、而も化学的或いは物理的に表面活性化処理がなされ
ることにより非導電性エラストマーに対する接着力が強
化されて、当該変形導電性エラストマーの物理的強度及
び耐久性を向上させることが可能となる。

【０００９】上記非導電性エラストマー中に導電性付与
剤として分散される導電性粒子としては、ニッケル，
銅，金，銀，ステンレス，アルミニウム，鉄，クロム等
或いはこれらの合金でなる金属粒子や、黒鉛，炭素粒子
等を使用することができる。これらの中の具体例として
は、スチレン，塩化ビニル，塩化ビニリデン等の微小球
を空気中で３００℃まで加熱し、次いで不活性ガス中で
１０００℃まで加熱焼成したメソカーボンマイクロビー
ズ、或いはフェノール樹脂，フラン樹脂等の微小球状粒
子を真空中で８００℃から１０００℃に加熱処理したガ
ラス状微小球状炭素粒子（真球に近い独立粒子）が挙げ
られる。この導電性粒子の粒子径については、１μｍ未
満の場合は粒子の製造が困難であると共に、粒子径が小
さくなると抵抗変化が少なくなる。一方、粒子径が４０
μｍを超えると抵抗変化が荒くなるので、１乃至４０μ
ｍとする必要がある。また、この導電性粒子の全組成物
中に占める配合割合については、２５乃至４５容量％が
好ましく、２５容量％未満の場合には抵抗値が高くな
り、４５容量％を超える場合には常導電状態となりやす
い。更に、この導電性粒子と上記非導電性エラストマー
との接着力を向上させる手段としては、導電性粒子の適
切な表面処理が挙げられる。この導電性粒子の適切な表
面処理の一例として、導電性粒子が球状炭素粒子である
場合にはその表面に粒子径が０．０５乃至０．２μｍの
絶縁性粒子を３０乃至７０％の表面積分率で付着させる
ことが例示される。この絶縁性粒子としては、カルシウ
ム，酸化チタン，酸化ケイ素等の超微粒子を使用するこ
とができる。また、このように導電性粒子の表面に適度
な表面積分率で絶縁性粒子を付着させることにより、導
電性粒子が相互に接触した際に導通状態となる度合が適
度に緩和され、これに伴って当該変形導電性エラストマ
ーの変形に対する抵抗値変化がゆるやかになり更には変
形に対する抵抗値変化特性の直線性が改善されることと
なる。

【００１０】本発明の第２の特徴的構成要件であるエラ
ストマー粒子は、ゴム弾性を示すエラストマー又は架橋
ゴム粒子であり、このエラストマー粒子を当該変形導電
性エラストマー中に混合分散させることにより、変形導
電性エラストマーのポリマーアロイ化（海、島構造）の
構築をするものであり、前記導電性粒子の配合に起因し
て高くなる硬さを低下させると共に、伸び量の最大限界
やゴム弾性を増加させ、当該変形導電性エラストマーが
脆くなるのを防止できる。従って、当該変形導電性エラ
ストマーは、圧縮変形に対してのみならず伸長，ねじ
り，曲げ変形に対しても充分な強度を有し、これらの全
ての変形に対して抵抗の変化を良好に示すことが可能と
なる。このエラストマー粒子としては、ポリスチレンと
ブタジエンゴムの共重合体、ポリエチレンとエチレンプ
ロピレンゴムの共重合体、ウレタンとポリエステルの共
重合体等の熱可塑性エラストマーや、シリコーンゴム，
フッ素ゴム，ＥＰＤＭゴム，アクリロニトリルゴム，ク
ロロプレンゴム，スチレンブタジエンゴム等の架橋合成
ゴムを低温粉砕機で粉砕したもの或いは摩耗式製粉機で
製造したものを使用することができ、無定形或いは球状
の粉体，粒子状のものであればよく、上記非導電性エラ
ストマーがシリコーンゴムでなる場合には架橋シリコー
ンゴム粉が好適であるが、他のエラストマー粒子を採用
する場合にはシランカップリング剤等で適切な表面処理
をして使用することもできる。このエラストマー粒子の
粒子径としては、１０乃至３００μｍとする必要があ
り、特に伸長変形の面から好ましいものとしては粒子径
が５０乃至１００μｍのものが挙げられる。粒子径が１
０μｍ未満の場合には粉砕が困難であり且つ補強の効果
があまり期待できず、粒子径が３００μｍを超えると上
記導電性粒子の分布状態が粗くなることに起因して電極
を接続する場合に導電性粒子と電極とが接触し難くなり
抵抗値のバラツキが発生するという問題がある。

【００１１】本発明の第３の特徴的構成要件である中空
状弾性マイクロスフェアーは、弾性並びに衝撃吸収性に
優れた中空状微小球体であり、これを非導電性エラスト
マー中に混合分散させることにより、導電性粒子の配合
に起因して高くなる見かけ上の硬さを低下させると共
に、非導電性エラストマー特にシリコーンゴムの難点で
ある耐久性、衝撃強度を向上させることができる。この
中空状弾性マイクロスフェアーとしては、好ましくは塩
化ビニリデンとアクリロニトリルのコポリマーを殻と
し、膨脹剤としてイソブタンを内包してカプセル化した
ものを、膨脹・乾燥させたＰＶＤＣマイクロバルーンが
例示されるが、勿論これに限定されるものではない。こ
の中空状弾性マイクロスフェアーの粒子径としては、１
０乃至１５０μｍとする必要があり、特に弾性並びに衝
撃吸収性の面からより好ましいものとしては、粒子径が
２０乃至８０μｍで且つ平均粒子径が５０μｍであり、
殻壁の厚さが凡そ０．１μｍのものが挙げられる。粒子
径が１０μｍ未満の場合には粒子が細かくなって衝撃吸
収性並びに振動吸収性が低下し、一方粒子径が１５０μ
ｍを超えると局部的或いは全体的に中空セル即ち中空状
弾性マイクロスフェアーの占める割合が高くなり過ぎて
当該変形導電性エラストマーの強度が低下する。全組成
物中に占める中空状弾性マイクロスフェアーの配合割合
としては、１０乃至３５容量％が好ましく、１０容量％
未満の場合には耐久性及び衝撃吸収性をあまり改善する
ことができず、一方３５容量％を超えると抵抗変化が少
なくなり変形に対する抵抗変化の特性が悪化する。ま
た、中空状弾性マイクロスフェアーは、上記の如く予め
膨脹させたものを配合してもよいが、未膨脹のものをエ
ラストマー相に混合分散し、加熱膨脹させて前記粒子径
の中空状弾性マイクロスフェアーに調整することもでき
る。但し、この場合には非導電性エラストマーの硬化条
件や膨脹のタイミングのコントロールが微妙で製造が難
しくなるという問題があるので、膨脹済みの中空状弾性
マイクロスフェアーを混合分散させる方が好ましい。こ
のような中空状弾性マイクロスフェアーを配合した変形
導電性エラストマーと、発泡剤を加えて得られる変形導
電性エラストマーとを比較すると、発泡剤を加えたもの
の場合には、発泡セルの形状、大きさが不均一であるの
に対し、中空状弾性マイクロスフェアーは、真球状で比
較的粒子径がそろっており、中空セルのサイズや量を比
較的容易にコントロールすることができ、而も中空状弾
性マイクロスフェアーは発泡セルより耐久性，衝撃吸収
性が格段に優れている。この結果、中空状弾性マイクロ
スフェアーを配合した本発明の変形導電性エラストマー
は、上記発泡剤を加えたものに比べて、圧縮変形に対し
て優れた耐久性，衝撃吸収性を示すことになる。

【００１２】以上のように本発明に係る変形導電性エラ
ストマーは、特に伸長変形に対する引張強度を高めると
共にそれ自体の配合に起因して高くなる硬さを最大限界
値以下に抑制すべく１００デニール以下の太さとされた
絶縁性弾性繊維と、粒子の製造の容易化及び抵抗変化の
適切な増大化を図るべく１乃至４０μｍの粒子径とされ
た導電性粒子と、衝撃吸収性並びに振動吸収性の向上を
図ると共に中空部の占める割合を適切にして強度の向上
を図るべく１０乃至１５０μｍの粒子径とされた中空状
弾性マイクロスフェアーと、導電性粒子の配合に起因し
て高くなる硬さを低下させて脆性の改善を図ると共に変
形導電性エラストマーのポリマーアロイ化（海、島構
造）の構築と粒子の粉砕の容易化及び導電性粒子の分布
状態の適切化を図るべく１０乃至３００μｍの粒子径と
されたエラストマー粒子とを非導電性エラストマー中に
分散させたものであるため、圧縮，伸長，ねじり，曲げ
等のあらゆる変形に対して十分な強度が得られるばかり
でなく、これらの各変形に対する抵抗変化の特性は以下
に示す通りとなる。即ち、圧縮変形に対しては、非導電
性エラストマー中において適度な分布状態にあるエラス
トマー粒子及び中空状弾性マイクロスフェアーが加圧力
により押圧されて微視的に考察すれば三次元方向に徐々
に押し縮められることになり、従ってこれらと共に混合
分散されている導電性粒子が相互に三次元方向に接近
し、これに起因して導通状態となる導電性粒子の数が除
々に増加し、これにより抵抗値は加圧力が大きくなるに
連れて除々に低下していく。また、伸長変形に対して
は、非導電性エラストマーと混合分散されたエラストマ
ー粒子及び中空状弾性マイクロスフェアーが引張られる
ことにより、引張部の中心には引張方向と直交する方向
に応力が加わり、この応力によって導電性粒子が相互に
三次元方向に接近し、これに起因して導通状態となる導
電性粒子の数が除々に増加し、従って抵抗値は引張力が
大きくなるに連れて除々に低下していく。更に、ねじ
り、曲げ変形に対しては、導電性粒子の粒子径が適切で
あることからつまり導電性粒子の分布状態が適切である
ことから、前記圧縮変形と伸長変形との双方の作用によ
り抵抗値が良好に変化していくこととなる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について述べるが、こ
れらの実施例は、本発明を限定する趣旨のものではな
い。先ず、本発明に係る変形導電性エラストマーの実施
例１について説明する。シリコーンゴム（ＫＥ−９７１
Ｕ、信越化学工業株式会社製）１００重量部に架橋剤
（Ｃ−８Ａ、信越化学工業株式会社製）０．４重量部を
配合し且つ混練りして１６０℃で１５分間プレスキュア
ーした架橋シリコーンゴムを粉砕機で５０乃至３００μ
ｍに粉砕し、更にこれをＳＵＳ３０４ステンレス＃７０
メッシュのフィルターのふるいにかけてシリコーンゴム
粉を得た。また、太さが１３デニールで長さが６mmの直
線状の多数本のポリアミド短繊維（鐘紡株式会社製）
を、アミノ系シランカップリング剤（ＫＢＥ９０３、信
越化学工業株式会社製）で表面活性化処理した。そし
て、粒子径１乃至１２μｍのガラス状微小球状炭素粒子
（ガラスカーボン―Ｐ，ＧＰ−５Ｘ、大和田カーボン工
業株式会社製）４２．１重量部（７７ｇ）に、上記のシ
リコーンゴム粉１１重量部（２０ｇ）と、粒子径１０乃
至１００μｍで平均粒子径４０μｍの塩化ビニリデン及
びアクリロニトリルのコポリマーを殻とする中空状弾性
マイクロスフェアー（ＥＸＰＡＮＣＥＬ−ＤＥ５５１、
エクスパンセル社（スウェーデン）製）０．４３重量部
（０．８ｇ）とを混合分散させた。次いで、１液常温硬
化シリコーンゴム（ＳＥ５００２，東レ・ダウコーニン
グ株式会社製）２７．３重量部（５０ｇ）と、シリコー
ン粘着剤（ＹＲ３３４０、東芝シリコーン株式会社製）
１９．１重量部（３５ｇ）と、上記のポリアミド短繊維
０．１重量部（０．２ｇ）とを混合機にて３分間混合し
た後、このものに上記のシリコーンゴム粉と中空状弾性
マイクロスフェアーとを混合分散させたガラス状微小球
状炭素粒子を加えて更に３分間混合し、よく脱泡した。
そして、この混合物をポリプロピレン製のモールド（１
５０mm×２００mm×２．０mm）に移してシート状に成形
し、温度１０℃及び湿度８０％の条件下で２４時間放置
して硬化させた後、７０℃で１時間熱処理した。この場
合において、上記の微小球状炭素粒子は、その表面に３
０乃至７０％の表面積分率で絶縁性粒子が付着してなる
ものであるが、このような微小球状炭素粒子の製造方法
の一例を述べると、５乃至２０μｍのフェノール樹脂，
エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂等を核とする粒子を母粒
子とし、０．０５乃至０．２μｍのカルシウム，チタ
ン，シリカ等の絶縁性無機物の超微粒子を子粒子とし、
ハイブリダイザー等を用いてこの子粒子を前記母粒子に
打ち込み固定、配列させることによりオーダードミクス
チャを形成する。そして、このものを真空中や不活性ガ
ス中等において８００乃至１０００℃の温度で加熱して
炭素化することにより上記の絶縁性粒子が付着してなる
微小球状炭素粒子を得ることができる。上記のようにし
て得た変形導電性エラストマーの試料の圧縮変形に対す
る抵抗の変化と、伸長変形に対する抵抗の変化とを、夫
々、以下に示すような手段を講じて測定した。図４は、
圧縮変形に対する抵抗変化の特性を測定するための測定
回路を示し、Ｅは直流定電圧電源、Ｒは標準抵抗器、Ｐ
は加圧速度（５mm／分）、Ｖは電圧変化、Ｃは試料（１
０mm×１０mm×２．０mm）を示す。また、図５は具体的
測定装置を示し、Ａは加圧及び伸長試験機、Ｂは小型荷
重変換器、Ｄは動歪測定器、Ｆはアナライジングレコー
ダ、Ｇ１，Ｇ２は測定電極（金メッキ銅貼りプリント基
板、２０mm×２０mm×１．６mm）を示す。測定は、前記
測定電極Ｇ１，Ｇ２の間に試料Ｃを置き、更にこの電極
Ｇ１，Ｇ２の下に加圧力を測定するための小型荷重変換
器Ｂを設置して、試料Ｃの上方から加圧速度Ｐで測定電
極Ｇ１を降下させて加圧し、この時の電圧Ｖから抵抗値
を算出し、動歪測定器Ｄより加圧力を出力した。この測
定結果を図１のグラフ（両対数目盛によるグラフ）に実
施例１として示した。図６は、伸長変形に対する抵抗変
化の特性を測定するための測定回路を示し、Ｅ、Ｒ、Ｖ
については上記図４に示すものと同様のものを使用し、
Ｈ１，Ｈ２は測定電極（金メッキ銅貼プリント基板、１
０mm×４mm×１．６mm）、Ｔは伸長速度（５mm／分）、
Ｉは試料（３５mm×４．０mm×２．０mm）を示す。ま
た、図７は具体的測定装置を示し、Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｆ，
Ｅ，Ｒについては上記図５に示すものと同様のものを使
用し、電極Ｈ１，Ｈ２を接続した試料ＩをチャックＪ
１，Ｊ２で把持し、伸長速度ＴでチャックＪ１を降下さ
せて試料Ｉを伸長させ、この時の電圧Ｖから抵抗値を算
出し、動歪測定器Ｄより伸長力を出力した。この測定結
果を図２のグラフ（片対数目盛によるグラフ）に実施例
１として示した。

【００１４】次に、本発明に係る変形導電性エラストマ
ーの実施例２について説明する。シリコーンゴム（ＳＨ
８７１Ｕ、東レ・ダウコーニング株式会社製）１００重
量部に架橋剤（ＲＣ−４、東レ・ダウコーニング株式会
社製）０．４５重量部を配合し且つ混練りして１７０℃
で１５分間プレスキュアーし、その後２００℃で２４時
間二次キュアーした架橋シリコーンゴムを、摩耗式製粉
機で６０乃至４００μｍに製粉し、更にこれをＳＵＳ３
０４＃７０メッシュのフィルターのふるいにかけてシリ
コーンゴム粉を得た。また、太さが１３デニールのポリ
アミド繊維を０．３乃至０．７mmのピッチでメリヤス編
みすることにより得られた大きさが２５０mm×２５０mm
のストッキング用布地（鐘紡株式会社製）を、アミノ系
シランカップリング剤（ＫＢＥ９０３、信越化学工業株
式会社製）で表面活性化処理した。そして、粒子径１乃
至１２μｍのガラス状微小球状炭素粒子（ガラスカーボ
ン―Ｐ，ＧＰ−５Ｘ、大和田カーボン工業株式会社製）
４０．８重量部（６５ｇ）に、上記シリコーンゴム粉１
８．８重量部（３０ｇ）と、粒子径２０乃至８０μｍの
塩化ビニリデン及びアクリロニトリルのコポリマーを殻
とする中空状弾性マイクロスフェアー（Ｆ−８０ＥＤ、
松本油脂製薬株式会社製）０．４重量部（０．６ｇ）と
を混合分散させた。次いで、１液常温硬化シリコーンゴ
ム（ＫＥ−４４５、信越化学工業株式会社製）４０重量
部（６４ｇ）と、アミノ系シランカップリング剤（ＫＢ
Ｅ９０３、信越化学工業株式会社製）０．３重量部
（０．５ｇ）とを混合機にて５分間混合した後、このも
のに上記のシリコーンゴム粉と中空状弾性マイクロスフ
ェアーとを混合分散させたガラス状微小球状炭素粒子を
加えて、更に５分間混合し、よく脱泡した。そして、こ
の混合物と上記のポリアミド繊維でなる布地とを、ポリ
エチレン製のモールド（２００mm×２００mm×２．０m
m）に移して、上記布地が厚さ方向中央部に配置される
ようにシート状に成形し、温度１０℃及び湿度８０％の
条件下で２４時間放置して硬化させた後、７０℃で１時
間熱処理した。以上のようにして得た試料の圧縮変形に
対する抵抗の変化と、伸長変形に対する抵抗の変化とを
前述の実施例１の場合と同様の方法で測定し、この測定
結果を図１と図２のグラフに実施例２として示した。
尚、図１と図２のグラフに比較例として示したものは、
実施例１の配合でポリアミド短繊維を入れなかった試料
についての測定結果である。また、図３に示すグラフ
（片対数目盛によるグラフ）は、実施例１と比較例の耐
久性試験の結果を示し、夫々の試験は４kg／cm2 の荷重
で１秒間ＯＮ（加荷重状態）、３秒間ＯＦＦ（無荷重状
態）の繰り返しを１００万回行い、この１００万回目の
伸長力と抵抗値の変化とを、前記した初回目のデータと
共に示したものである。更に、上記実施例１，実施例
２，比較例の各試料について、圧縮変形に対する測定結
果を表１に、伸長変形に対する測定結果を表２に、曲げ
変形に対する測定結果を表３に、ねじり変形に対する測
定結果を表４に、夫々数値として示した。尚、曲げ変形
についての測定は、試料（３５mm×４．０mm×２．０m
m）の長手方向両端部に電極を接続しておき、この試料
の長手方向一端部を固定した状態でその他端部に荷重を
作用させて曲げ変形を生じさせ、この時の電気抵抗値を
取り出したものであり、また、ねじり変形についての測
定は、試料（３５mm×４．０mm×２．０mm）の長手方向
両端部に電極を接続しておき、この試料の長手方向一端
部を固定した状態でその他端部に中心軸線（長手方向に
延びる中心軸線）回りに回転力を与えてねじり変形を生
じさせ、この時の電気抵抗値を取り出したものである。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】

【表３】

【００１８】

【表４】

【００１９】図８及び図９は、上記実施例２の場合のよ
うに繰り返し編目を有する絶縁性弾性繊維が混入された
変形導電性エラストマーの内部組織を示すもので、非導
電性エラストマー１の中に、繰り返し編目を有する絶縁
性弾性繊維２と、エラストマー粒子３…３と、中空状弾
性マイクロスフェアー４…４と、導電性粒子５…５とが
分散されてなるものである。

【００２０】図１０は、上記実施例１の場合のように多
数本の短繊維でなる絶縁性弾性繊維が混入された変形導
電性エラストマーの内部組織を示すものであり（符号１
乃至５は上記と同一の構成要素）、絶縁性弾性繊維２…
２は混合機による混練作業に起因して湾曲した形状とな
っており而も個々の方向性は不統一となっている。従っ
て、当該変形導電性エラストマーをシート状のみならず
ブロック状に成形して使用することも可能である。

【００２１】尚、上記実施例１及び実施例２で使用した
絶縁性弾性繊維（ポリアミド繊維）に代えて、超高強度
ポリエチレン繊維、例えば（テクミロン、三井石油化学
株式会社製）や（スペクトラ９００、或いは、スペクト
ラ１０００、アライド社（アメリカ）製）等を使用する
ことも可能であり、この種の繊維を使用した場合には、
更なる材料強度の向上が図られることが期待できるもの
である。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明に係る変形導電性エ
ラストマーによれば、非導電性エラストマー中に、Ｘ，
Ｙ，Ｚ軸の三次元方向に伸縮自在な補強材である絶縁性
弾性繊維と、ゴム弾性を有するエラストマー粒子と、弾
性及び衝撃吸収性に富んだ中空状弾性マイクロスフェア
ーと、粒子径が適切に設定された導電性粒子とを混合分
散させることにより、従来の圧縮変形に対してのみ機能
を発揮する感圧導電性ゴムや伸長変形に対してのみ機能
を発揮する伸長導電性エラストマーのように特定の変形
態様に対処できるだけでなく、圧縮，伸長，ねじれ，曲
げ等のあらゆる変形に対して良好に抵抗変化を示し且つ
充分な機能を発揮できることとなり、用途の拡大を図る
ことが可能となる。また、絶縁性弾性繊維を配合したこ
とにより、伸長時における引張強度及び耐久性の大幅な
向上が図られ、中空状弾性マイクロスフェアーを配合し
たことにより、圧縮荷重に対する耐久性及び衝撃吸収性
の向上が図られ、エラストマー粒子を配合したことによ
り、非導電性エラストマー中に導電性粒子と中空状弾性
マイクロスフェアーを含む海層とエラストマー粒子の島
層構造が構築され、圧縮及び伸長荷重に対する強度並び
に耐久性の向上及び抵抗値の変化範囲の拡大化が図ら
れ、更には上記各構成要素の相互作用により、各変形に
対する抵抗変化特性の直線性が改善されるばかりでなく
応答性の向上が図られることとなる。更に、上記絶縁性
弾性繊維に表面活性化処理を施しておくことにより、非
導電性エラストマーとの接着力が向上し、各変形に対す
る強度及び耐久性がより一層向上することとなる。ま
た、上記導電性粒子の表面に絶縁性粒子を適度な表面積
分率で付着させておくことにより、非導電性エラストマ
ーとの接着力が向上するばかりでなく、各変形に対する
抵抗変化がゆるやかになり、各変形に対する抵抗変化特
性の直線性の更なる改善が図られることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１と実施例２及び比較例の圧縮変形に対
する抵抗変化特性を示すグラフである。

【図２】実施例１と実施例２及び比較例の伸長変形に対
する抵抗変化特性を示すグラフである。

【図３】実施例１と比較例の耐久試験に対する抵抗変化
特性を示すグラフである。

【図４】実施例１及び実施例２の圧縮変形に対する測定
回路図である。

【図５】実施例１及び実施例２の圧縮変形に対する具体
的測定装置を示す概略構成図である。

【図６】実施例１及び実施例２の伸長変形に対する測定
回路図である。

【図７】実施例１及び実施例２の伸長変形に対する具体
的測定装置を示す概略構成図である。

【図８】絶縁性弾性繊維として繰り返し編目を有するも
のを混入してなる変形導電性エラストマーの内部組織を
示す断面模式図である。

【図９】絶縁性弾性繊維として繰り返し編目を有するも
のを混入してなる変形導電性エラストマーの内部組織を
示す拡大断面模式図である。

【図１０】絶縁性弾性繊維として湾曲した無定形のもの
を混入してなる変形導電性エラストマーの内部組織を示
す断面模式図である。

【符号の説明】

１非導電性エラストマー２絶縁性弾性繊維３エラストマー粒子４中空状弾性マイクロスフェアー５導電性粒子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非導電性エラストマー中に、太さが１０
０デニール以下の絶縁性弾性繊維と、粒子径が１０乃至
３００μｍのエラストマー粒子と、粒子径が１乃至４０
μｍの導電性粒子と、粒子径が１０乃至１５０μｍの中
空状弾性マイクロスフェアーとが分散されていることを
特徴とする変形導電性エラストマー。
【請求項２】非導電性エラストマーが、シリコーンゴ
ム、又は、液状シリコーンゴムと、シリコーンワニス及
びシリコーン生ゴム若しくはこれらを主成分とするシリ
コーン粘着剤とからなる請求項１に記載の変形導電性エ
ラストマー。
【請求項３】絶縁性弾性繊維が、湾曲した無定形の又
は繰り返し編目を有するポリエチレン繊維、ポリアミド
繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維若しくはポリウ
レタン繊維又はこれらの複合繊維であり且つ表面活性化
処理がなされている請求項１又は２に記載の変形導電性
エラストマー。
【請求項４】表面活性化処理が、シラン系カップリン
グ剤、チタン系カップリング剤、クロム系カップリング
剤、紫外線、プラズマ若しくはイオンビームによる処理
である請求項３に記載の変形導電性エラストマー。
【請求項５】エラストマー粒子が、架橋シリコーンゴ
ム粉である請求項１乃至４のいずれかに記載の変形導電
性エラストマー。
【請求項６】導電性粒子が、球状炭素粒子であり且つ
その表面に粒子径が０．０５乃至０．２μｍの絶縁性粒
子を３０乃至７０％の表面積分率で付着させたものであ
る請求項１乃至５のいずれかに記載の変形導電性エラス
トマー。
【請求項７】絶縁性粒子が、カルシウム粒子である請
求項６に記載の変形導電性エラストマー。
【請求項８】中空状弾性マイクロスフェアーが、塩化
ビニリデンとアクリロニトリルのコポリマーを殻とする
ものである請求項１乃至７のいずれかに記載の変形導電
性エラストマー。