JPS6235406A - 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
充填剤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ック、
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、金属
粉末等の導電材料を高充填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
、上記金属充填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一上記金属充愼材に接触
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（なり、結局感度の悪い感圧導電性ゴムシート
になる欠点があった。

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
有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ック、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た無
機質充填剤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のみ、電気的絶縁
性の粉末材料をゴムマトリックス表面に存在せしめた導
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（２）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
スカーから選ばれた無機質充填材が混入されたシート状
複合体（３）からなり、そして該複合体（３）の両表面
には電気的絶縁性の粉末材料（４）が一部シート状複合
体（３）へ侵入し表面から突出した状態で付着している
。

尚、無機質充填材としてウィスカーを使用すれば、上記
ウィスカーはその一部が表面へ突出した状態で露出する
。

本発明において電気絶縁性を有するマトリックス（２）
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ック
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
ルブラック光等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２．０〜１００ｉ！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
（Ｓ４３Ｎ４）などのセラミ・ツク等を素材とするもの
で、長１μｍ”ｌミー、径０，３〜３０μｍを有し、一
方粉体としては紛擾が０．０５μｆｆ１〜１００μｍの
セラミック粉と呼ばれるもので、例えば炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）、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（Ｓｉ
３Ｎ　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（Ａｌ２Ｏ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）　
、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−５ｉ
Ｃ）、β−炭化ケイ素（β−５ｉＣ）　、窒化ケイ素（
Ｓｉ３Ｎ　４）　、α−アルミナ（Ａｌｐ０３）、酸化
チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、黒鉛、Ｆｅｓ　ＣｕＮｉ
等であり、直径０．０５〜３ｐ　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重量部以下ではゴムシート表
面における無機充填材の露出効果が小さくなって非加圧
時の抵抗値が減少し、また加圧０．５Ｋｇ／ｃＪにおけ
る電気抵抗値も高（て導電性が悪くなり、また、一方８
０重量部以上になるとゴムの硬化が大きくなる。

また、特に本発明において使用する無機充填材のうちウ
ィスカーは針状結晶体であるため、形態のもつ特異性か
らゴムシート表面へ露出しやすくなり、これによって下
記に述べる粉末材料と協会して非加圧時の導電性シート
の電気抵抗値は大きくなる。上記ウィスカーは複合体表
面のゴムマトリックス中に埋設し、その一部が突出した
状態で露出しており、その突出量は０．０５〜巨ＯＯμ
ｍ、好ましくは０．１〜２００μｍになっている。一方
、上記複合体内部においてはウィスカーは均一に分散し
且つゴムマトリックスとの間にボイドをもった状態にな
っている。このため、導電性シートが加圧されると、内
部に位置するウィスカーがゴムマトリックスと十分に密
着し電気抵抗値を太き（低下させることが可能となり、
加圧時にのみ充填材の特性を活用することができる。

また、本発明において使用する電気的絶縁性の粉末材料
（４）としては、例えばガラス、珪砂、炭化珪素、重合
化珪素などの無機質粉体もしくはミルドファイバー、ポ
リエチレンイミド（ＰＥＩ　）　、ポリ塩化ビニル、Ｐ
ＭＭＡなどの有機粉体なので、直径約０．１μｍ〜８０
０μｍ程度のものである。上記粉末材料は感圧導電性ゴ
ムシートの表面ｍ　２００ｄあたり、２００ｇ程度以下
、好ましくは２０〜１００ｇ程度付着しており、２００
ｇ以上になると例えば加圧時の抵抗値が減少しにくくな
り感圧導電性シートにならなくなる。

これにより、上記感圧導電性ゴムシート（１１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（３）表面に位置している粉末材料（４）等によ
って支持されるため、上記電極板と導電性のシート状複
合体（３）とは電気的に絶縁状態となる。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粉末材
料（４）は応力集中を受けて、上記複合体（３）内へ侵
入変形するため電極板（５）はシート状複合体（３）と
接触して導電状態を保持することになる。そして、この
状態で荷重を除去すると、粉末材料（４）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（３）とは電気的に遮断される。

また、シート表面に上記粉末材料を付着すると、感圧導
電性ゴムシートは上記粉末材料及び無機充填材等により
一段と機械的に補強され時間め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ック、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
的絶縁性の粉末材料を塗布してわずかに侵入させた後加
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１〜３、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−で混線後、ロールを用いて厚さ２璽重のシート
に押し出した。そのシートの両面に第１表に示される電
気絶縁性の粉末材料を所定の量だけ付着させた後、これ
をモールドに挾み加硫条件１５０°ＣＸ２０分でプレス
加硫した。得られたシートを３０Ｘ３３ｍｍ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胃かれている）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　／　ｃｉ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０．５ｋｓｒ／ｃｎｔ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
．５ｋｇ／ｃ１ａ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
テフロン仮に挟持するが、このときテストピースとテフ
ロン板の間に厚さ約０．３ｆｌ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／ａ（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ガラス粉体を付着させた導電性
ゴムシートは、表面にガラス粉体を付着させないものに
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 実施例４〜７、比較例３ 電気絶縁性の粉末材料としてガラス粉体を初めとしてポ
リエチレンイミド（ＰＨ１）、塩化ビニルを使用した場
合を検討した。その配合と電気抵抗値の結果は第３表に
示される。

この結果によると本発明の導電性シートは、シート表面
にポリエチレンイミドあるいは塩化ビニルを付着させた
場合においても非加圧時の抵抗値が大きく、そして加圧
時の抵抗値が大きく減少しているため、感度の良好な感
圧シートになっている。

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
を有する粉末材料を存在させることにより、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。 （１）・−・感圧導電性ゴムシート、 （２＞−ｍ−ゴムマトリックス、（３）−・・シート状
複合体（４）−ｍ−粉末材料 特許出願人　三ツ星ベルト株式会社 第１囚 第２図 手続補正書（自発） 昭和６１年　８月２２日 １、事件の表示 昭和６０年特許願第１７２６９３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 （１）　　明細書の特許請求の範囲の記載を別紙１の通
りに補正する。 （２）明細書の第２頁６行目の「長時間に沿って使用で
きる」を「長時間使用できる」と補正する。 （３）明細書第４頁１５行目の「ゴムマトリックス表面
に」を削除する。 （４）明細書第５頁１６〜１８行目の「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、」を［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
ゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、フッ素ゴム、
シリコンゴム、ウレタンエラストマー、熱可塑性エラス
トマー等を含むものであり、」と補正する。 （５）明細書第６頁９行目の「２重量部以上」を「２重
量部未満」と補正する。 （６）　　明細書第６頁１１行目の「１００重量部以上
になると」を「１００重量部を超えると」と補正する。 （７）　　明細書第７頁４行目の「アルミナ（ＡＬ！２
０８）」を「アルミナ（ＡＩ２０ａ）Ｊと補正する。 （８）明細書第１頁１４行目の「無機充填材」を無機質
充填材」と補正する。 （９）明細書第７頁１８〜１９行目の「補強効果がより
高まり、」を削除する。 αＯ）明細書第８頁２行目の「１重量部以下」を「１重
量部未満」と補正する。 ０１）明細書第８頁６行目の「８０重量部以上になると
」を「８０重量部を超えると」に補正する。 （ｒｌ！ｌ　　明細書第８頁８行目の「無機充填材」を
「無機質充填材」に補正する。 （１８）明細書箱８頁１３行目から第９頁３行目の「上
記ウィスカーは〜活用することができる。」を下記の通
り補正する。 記 「上記ウィスカーはシート表面のゴムマトリックス中に
埋設し、その一部が露出しており、一方シート内部では
ウィスカーはランダムに分散している。このため、シー
ト状複合体が電極板によって加圧されるとシート表面に
露出しているウィスカーが内部に分散しているカーボン
ブランクやウィスカーへ近接しやすくなり、感圧導電性
を発揮するものと考えられる。」 （２）明細書第９頁１１〜１４行目のｒ２００ｇ程度以
下、〜にならなくなる。」を「１０ｇ程度以下、好まし
くは１〜６ｇ程度付着しており、１０ｇを超えると例え
ば加圧時の抵抗値が減少しにくくなり感圧導電性シート
になりにくくなる。」と補正する。 （ト）明細書第１０頁９〜１０行目の「無機充填材等」
を「無機質充填材等」と補正する。 ■　明細書箱１２頁８〜９行目のｒ２００ｇＪをｒｌｏ
ｏｇＪに補正する。 ［Ｆ］　明細書第１４頁の第１表を別紙２の通り補正す
る。 ａｏ　　明細書第１４頁１行目の「、比較例３」を削除
する。 ７、添付書類の目録 （１）別紙　１・２　　　　　　　　　　１通則　　　
紙　　　１ ２、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
スカーから選ばれた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、上記複合体表面におい
てのみ電気的絶縁性の粉末材料を存在せしめたことを特
徴とする感圧導電性ゴムシート。 ２、上記電気的絶縁性の粉末材料の一部をシート状複合
体の少なくとも一方の表面に露出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
。

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
   スカーから選ばれた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
   においてのみ電気的絶縁性の粉末材料をゴムマトリック
   スの表面に存在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粉末材料の一部をシート状複合
   体の少なくとも一方の表面に露出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
   。