JPS6276505A - 伸長導電素子 - 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〕 本発明は任意の方向に伸長を加えた場合に、その電気抵
抗値が１桁以上７化する伸長導電素子に関する。より詳
しくは伸長導電性シートに取着されるリード線接続用端
子として電気導通性を有するはとめが用いられている伸
長導電素子に関する。

〔従来の技術〕

従来伸長変形によって電気抵抗値が減少する素材は広く
知られておらず、したがって伸長変形によって生ずる電
気抵抗値の減少をとらえることによって被測定物の伸長
の有無、伸長の量、伸長圧縮の頻度を検出することので
きる素子も開発されていなかった。

一方、伸長変形によって電気抵抗値が増大する性質を利
用した素子としてストレーンデージが知られている。す
なわち、例えばコンスタンニ、アドバンス、ニクローム
等の細い金Ｒｍを引張ると電気抵抗値が増大する。しか
し、この種の金属線の伸長率は極めて小さい（１係以下
）ため、前記ストレーンデージは測定対象物の微小変形
にしか対応できず、例えば人体の肘、膝等の屈曲部分の
ような大きな伸長変形の検出には不向きである。

また圧電素子や感圧導電性ゴムを用いた素子がある。圧
電素子は、機械的な歪変形を電圧変化としてとらえるも
のであるが、ストレーフケ９−ジと同様に微小変形の用
途にしか適さない。一方、後者の感圧導電性ゴムは圧縮
変形に対して電気抵抗値が減少するものであり、伸長変
形に対しては電気抵抗値の低下は生じない。

上述の如〈従来公知の素子は、微小な伸長変形にしか用
いることができないか、あるいは圧縮変形にしか用いる
ことができない。したがって伸長変形、特に相当量の伸
長変形をする対象物の伸長挙動、すなわち伸長の有無、
伸長の量、伸長を伴う圧縮の頻度等を検出することので
きる素子があれば、広範囲の応用分野があることが期待
されながら現在はそれを満足するものが出現していない
のが現状である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は従来公知の素子を用いては行うことができない
伸長変形、特に相当量の伸長挙動を電気的に検出するこ
とのできる伸長導電素子を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明の目的は、伸長導電性シートと該シートに間隔を
あけて取着されたリード線接続用端子とを含んで成る伸
長導電素子であって、前記接続用端子が電気導通性を有
するはとめであることを特徴とする伸長導電素子によっ
て達成される。

ここでいう伸長導電性シートとは、伸長変形作用を加え
ると、もしくは伸長変形を伴う屈曲、圧縮などの変形作
用を加えると、その変形方向のシートの電気抵抗値が１
桁以上減少するシートを意味する。例えば、絶縁性の高
分子エラストマーに薄片状の形状をした導電性フィラー
を入れることにより、フィラーの面に平行な方向で伸長
した際に、伸長方向の導電性が向上するシートで６って
、本発明と同一出願人によって昭和５９年９月２７日に
特願昭５９−２００５７号として出願された「変形導電
性高分子エラストマー」中に含まれるシートである。ま
た、伸長導電性シートとして本発明と同一出願人によっ
て昭和６０年３月４日に特願昭６０−４１０２４として
出願された「変形溝ｊノ の電気導通性又は電気絶縁性が下記の条件を満たし、そ
れＫよって任意の方向に伸長又は圧縮を加えた場合にそ
の電気抵抗値が変化する編織物である。

■　上編織物の所定の面積中における全交絡部分の中で
、電気的に絶縁状態にある交絡部分の数を１１とし、電
気的に導通状態にある交絡部分の数を１．とした場合に
その比ｔ１／ｌ、の値が一平方インチ当りの測定値で１
／９以上であることＯ とした場合に、その比ｍｌ／ｍ２の値が一吋長轟りの測
定値で１７９以上であること。

ここにいう織物の組織としては、平織、綾織。

朱子織のいずれでも良−が、特に平織は組織が密で繰シ
返し耐久性に優れ、また微小の変形に対して高感度に抵
抗値が変化するのでより好ましい。

また、編物の組織としては、経編、緯編のどちらでも良
いし、トリコット編、天竺編、ゴム編、パール編等のい
ずれでも良いが、特にノや−ル編の場合には、編組織の
どの方向にもほぼ均一な変形導電性が得られるのでより
好ましい。尚、微小変形、大変形に対する変形導電性は
゛、それぞれ織物１編物の組織を適切に選定することに
よシ得られる。

編織物の形状としては、シート状１円筒状など編織物の
組織を使ったすべての形状を含む。

また該編織物を構成する糸としては、通常の溶融、湿式
紡糸機によって紡糸されたモノフィラメントやマルチフ
ィラメント、短繊維からなる紡績糸やそれらの糸の撚糸
、フィルムやシートを細長くスリットした、細長い形状
物もしくはその収束物を用いることができる。その素材
としては、ナイロン、エステルなどのすべての電気絶縁
性合成高分子、セルロース等の再生セルロース繊維など
の化繊、天然ゴムなどの電気絶縁性天然高分子、プラス
などの電気絶縁性態ｐｍ維等を用い、これら糸の特定の
部分のみ電気的絶縁状態におかれており、その他の部分
は、銅、ニッケル、銀、力−デンなどの導電性物質がメ
ッキ、コーティング。

溶射などの導電化手段によシ導雷性を付与されている。

尚、特にマルチフィラメントや紡績糸の場合には、微小
の応力で各フィラメントや短線維が接触するので高感度
変形導電性編織物を形成するためにはより好ましい。

尚、ここでいう電気的に絶縁状態とは、本発明と同一の
出願人による特願昭６０−４１０２４号に記載し念ｆｆ
気抵抗値の測定法によって、２つの針状端子間の電気抵
抗値が１０６Ω以上である状態を意味し、また、慣気的
導通状態とは、同様に２つの針状端子間の電気抵抗値が
１０６Ω未満である状態を意味する。

ここでいつ交絡部分とは、各県が交差している部分を示
しており、必ずしも接触している必要はない。織物の場
合は経糸と緯糸の交差部分で１、編物の場合は、ループ
の交差部分を意味する。

ここでいう電気的に絶縁状態でらる交絡部分または電気
的に導通状態である交絡部分とは、交絡している２本の
糸が交絡部分を介してそれぞれ電気的に絶縁状態である
部分、あるいは電気的に導通状態である部分を意味する
。

また、隣シ合う交絡分間とは、より正確には交絡部分中
心間部分であって、一本の糸で＠シ合う交絡部分の中心
間を意味する。

また、電気的に絶縁状態である交絡部分間、または電気
的に導通状態である交絡部分間とは、上で述べた隣り合
う交絡部分間が電気的に絶縁状態であるか、導通状態で
あるかを意味する。

尚、伸長導電性シートは、耐久性等が向上するので、伸
長導電性編織物の少なくとも片面にエラストマーを積層
してなる伸長導電性構造体であってもよい。

本発明者らは、上記伸長導電性シートのリード線接続用
端子の取シつけ方法について、■リード線との接続が容
易で、■接触抵抗が低く、■伸長応力を付加できる、の
条件を清念すことを目的に鋭意検討を行逢った結果、本
発明に至っ友。

即ち、本発明でいう電気的導通のあるはとめとは、通常
の衣料用や産業用はとめと同様に、筒状（必ずしも断面
は円である必要はない）の部分の一方の端が、外側にわ
ん曲して開いたつばを有する点を基本としており、他端
をつば状に開くように機械的に（かしめ機などにより）
かしめてつばを形成させ、２つのつばの間に伸長導電性
シートを挾持することができるようになったものをいい
、材質としては、銅、真鍮、鉄、アルミニウムなどの電
気的導通のある物質（アクリル系樹脂などによる防錆処
理をされたもの及び金属メッキしたものも含む）である
必要がある。尚、筒の最大径ができるだけ小さく、つば
の最大径ができるだけ大きいほど、伸長導電性シートの
接触抵抗が低くなるので好まし層。

以下本発明による伸長導電素子の一実施例を示す添付図
面を参照して本発明を詳述する。

第２図囚は、円筒型のはとめの概略図であり、２は円筒
部分、３がつば部分である。また、第２図（Ｂｌは第２
図（４）のはとめの円筒部分２がかしめられてつば状に
なった状態を示す。第１図は、伸長導電性シートをはと
めで挾持して得られた本発明の伸長導電素子の一実施例
を示す略示一部断面正面図である。図示のようにリード
線接続端子部分かはとめで形成されていると、広い面積
（つばの部分）で伸長導電性シートと接触するので、接
触抵抗が小さくなり、シートの破壊も起こシにくく良好
な耐伸長くシ返し性が得られる。なお、伸長変形もしく
は伸長を伴う変形や運動をする駆動部６＆に、はとめ１
ｂの筒の内径内の柱状の１ｔｉ５を立てるようにとシつ
けると、本発明による伸長導電素子はワンタッチで、第
３図のように装脱着が可能となる。また、第４図のよう
に、伸長導電性シー）４ｅと一緒１ｃ　ＩＪ−ド線７ｂ
の裸線部もはとめＩＣでかしめて挾持すると、リード線
７ｂが一体化されたよりコンパクトな伸長導電素子とを
シ、はとめの穴を利用して駆動部への取りつけが容易に
なるのでよＱ好まし込。

さらに、第５図に示すように、はとめ１ｄと伸長溝電性
シー）４ｄとの間に、導電性の電極板８ａと導電性樹脂
層９ＩＬが介在されていると、接触抵抗がさらに下がシ
、伸長くシ返しに対する力学的強度が増大するのでよシ
好ましい。

尚、ここでいう導電性樹脂層とは、通常よく用いられる
エポキシ系、アクリル系、エステル系などのプラスチッ
ク系接着剤をはじめ、ウレタン系、ラテックス系などの
接着剤、または熱溶融型のポリマー、例えばポリエステ
ル系、？リアミド系樹脂などを基材とし、それに通常５
〜５０体積チの範囲内で適当量の導電性フィラーを混入
した導電性樹脂からなる層である。ここでいう導電性フ
ィラーとは、二、ケル、銅、鉄、アルミニウム、金、銀
彦どの金属もしくはそれらの合金もしくは導電性カーぎ
ンなどからなり、形状としては粉末もしくは短繊維状で
ある。また、導電性樹脂層の厚みとしては、１μｍ以上
の厚みが必要であり、伸長導電素子の用途にもよるが、
通常は２’　ｌｔｍ以上５０μｍ以下の厚みが、伸長導
電性シート、電極板との接着力、接触抵抗、コストの面
で好ましいがとれに限られるものではない。導電性樹脂
層の厚みが１μｍ未満であると、接着力が劣る。尚、４
電性樹脂が、熱溶融型のポリマーを基材としている場合
には、シート状、もしくはフィルム状で使用できるので
操作性の面で優れ、よシ好ましい。

次に、本発明でいう電極板とは、銅、アルミ、真鍮、ス
テンレスなどの通常電極として用いられる金属板をはじ
め、布帛やエラストマーシートに金属メッキやコーティ
ング、溶射、導電性フィラーの混入などの手段により導
電性を付与した導電性布帛や導電性エラストマーシート
があげられる。

尚、金属板の表面が凹凸にエンゲス加工されてｂると、
導電性樹脂層との接着力が高く、かつ電気的な絶縁破壊
が起シやすくなるので導電性フィラーの混入量を下げる
ことができ、コスト面及び導電性樹脂層の接着力低下も
抑えられるのでより好ましい◎ 尚、第６図に示すように、はとめ１ｅと伸長導電性シー
ト４ｅの間に、リード線７ｃの探線部分と導電性の電極
板８ｂ及び導電性樹脂層９ｂを介在させると、第４図の
伸長導電素子と同様に、リード線が一体化されたよりコ
ンパクトな伸長導電素子となシ、はとめの穴を利用して
駆動部への取ルつけが容易になるのでより好ましい。

尚、伸長導電性シートをはとめで挾持する際に駆動部も
一緒に一体化することももちろん可能である。第７図に
駆動部分６ｂに、リード線７ｄ、電極板８ｃ、導電性樹
脂層９Ｃと伸長導電性シー）４ｆをはとめ１ｆで一体化
した本発明の伸長導電素子の一実施例の略示一部断面正
面図を示す。

以下、本発明の伸長導電素子について実施例を挙げてさ
らに詳しく説明するが、本発明の伸長導電素子は、これ
ら実施例や先の模式図に示すもののみに限定されるもの
ではない。

〔実施例〕

実施例Ｉ Ｉリウレタンに薄片状のＮ１メッキマイカ（面内径と厚
みの比が１０対１）を１５容ｉ−％混入されている厚み
２２０１ｒｒｒＬのシートを作る。なおここでいう面内
径の面とは、Ｎｌメ、キマイヵの最大面積を有する面の
ことであり、また面内径はその最大面積を有する面の、
面内長径の最大値（面内最長径）Ｘｏ、９で定義される
。さらに厚みとは、Ｎｌメッキマイカの面を、平行な２
枚の平板ではさんだ際の平行平板間の間隔である。この
シートを１ｃＷＬ巾Ｘ５（ｍ長に裁断した試料を長さ方
向に１５チ伸長することによる電気抵抗値が、４×１０
６Ωから４０Ωに減少した。このシートの両端を、リー
ド線の裸線部を介在させて市販の真鍮にＮｌメッキした
衣料用の金属製はとめ（つばの外径５ｆｉ巾、円筒の外
径２ｍ巾、円筒の高さ５咽）によって、市販のかしめ機
で挾持し、第４図に示す本発明の伸長導電素子の試料屋
１を作製した。

実施例２ 旭化成工業（株）ＪＭのエステルタフタ（経５０ｄ／２
４ｆ、緯７５ｄ／３６ｆ）を水酸化ナトリウム水溶液（
８０１／／Ｚ）、１００℃で減量加工（減量率２０優）
し、Ｓ　ｎ　ＣＺ　２　：塩酸が３＝１０の重量比の浴
中で感受性化し、水洗脱水後、ＰｄＣｌ２：塩酸が重ω
２比１：１５の浴中で活性化し、水洗脱水後Ｎ１ｃｌ’
　６ＨＯ、ＨａＨＰＯ２・Ｈ２Ｏ、クエン酸ナトリウム
。

ＮＨ４Ｃｌ、アンモニア水が１：１：３：２：２のＮ滑
比の浴中９０°ＣＸ２分処理して、Ｎｉメッキエステル
タフタを作製した。これを］　０ＣＴｎＸ　１０ｃｍの
大きさのサンプルに切り、二重円筒形の層流発生装置（
内側の円筒が高速回転、外筒の内径２５ｃＩｒＬ、内筒
の外径］０儒）に水と一緒に入れ、円筒回転速度２０　
Ｏｒｐｍで、２００分処理して伸長導電性シートを得た
。このシートを１ｃＷＬ巾×５０長にバイヤス方向に裁
断し、１５チ伸長することにより、抵抗値が４．５Ｘ１
０　Ωから３×１００に低下した。

このシートの両端を実施例１と同様にしてリード線と一
緒にはとめで挾持して、本発明の伸長導電素子の試料應
２を作製した。また、この伸長導電性シートの両端に、
銅粉（粒径５〜１０μｍ）を２０体積係混入したポリア
ミド系熱鐵着樹脂シート（厚さ２ｏμｍ）Ｔｈ介して銅
イＦｉ（４０ｔｔｍ）　１１３０℃、３気圧の条件下で
熱融着し、この両端の銅板をリード線の裸線部分と一緒
にはさむ形で、試料朧２と同様の方式で、金属製のはと
めで挾持し、第６図に示す本発明の伸長導電素子の試料
扁３を作製した。

次に試料屋１〜３の本発明の伸長導電素子の伸長導電特
性、後述する伸長くり返し１０万回行った後の伸長導電
特性及びはとめで挾持された伸長導電シート部分（を極
端子部の疲労度合、破れやけかれなど）を調べ、表１に
その結果を示した。

耐伸長くり返し性は、伸長くり返し試験機（大栄科学製
デフッチャー）を使用し、１００回／分の速度で４ｃｒ
ＩＬの試料をＯから２０％の伸度で１０万回くり返した
後、０　、１０　、２０％伸長時の抵抗値を測定し、く
り返し試験前のそれと比較した。

尚、試料の伸長導電性は、試料を引張り試７験機にとり
つけ、バイアス方向の伸長による電気抵抗値を測定した
。

以下余白 表１から本発明による伸長４省素子の各実施例の試料は
１０万回の伸長くり返し後でも伸長溝′１１件の低下が
なく、リード線接続用端子における電極端子部の疲労が
全くなかった。

〔発明の効果〕

前述のような構成を有する本発明による伸長導電素子は
、■接触抵抗が小さく、■伸長応力が付加されても伸長
導電性シートの破壊が起らず（補強効果がある）、■伸
長変形を行う駆動部への装部が容易となり、従来公知の
センサー素子を用いては行うことのできない伸長変形、
特に相轟量の伸長変形をする対象物の伸長挙動全検出す
るセンサー素子として用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による伸長導電素子の一実施例を示す略
示一部断面正面図である。第２図けばとめの構造を示す
斜視図であって、Ａばかしめる前、Ｂはかしめた後の形
状を示す。第３図、４図、６図および７図は本発明によ
る伸長導電素子へのす−ド線、駆動部の取付の異る態様
を示す啓示一部断面正面図である。第５図は本発明によ
る伸長導７字子の他の実施例を示す啓示一部断面正面図
であ己。 １　ａ　、　１　ｂ　、　１　ｃ　、　１　ｄ　、　１
　ｅ　、　１　ｆ　−はとめ、２・・・はとめの円筒部
分、３・・・はとめのつば部分、４　ａ　、　４　ｂ　
、　４　ｃ　、　４　ｄ　、　４　ｅ　ｒ　４　ｆ　・
・・伸長導電性シート、５・・・駆動部に立てた電極柱
、６　ａ　ｒ　６　ｂ・・・駆動部、７ａ、７ｂ、７ｃ
、７ｄ・・・リード線、８ａ、８ｂ、８ｃｍ１１極板、
９ａ、９ｂ、９ｃｍ導電性樹脂層。 特許田願人 旭化成工業株式会社 特許出願代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、伸長導電性シートと該シートに間隔をあけて取着さ
   れたリード線接続用端子とを含んで成る伸長導電素子で
   あって、前記接続用端子が前記伸長導電性シートを挾持
   する電気導通性を有するはとめであることを特徴とする
   伸長導電素子。 ２、前記はとめに伸長導電性シートが電気導通性の電極
   板と導電性樹脂を介して取着されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の伸長導電素子。