(57)【要約】【課題】安定した電気粘着効果を発現でき、しかも低コスト化を実現することができる電気粘着シート及びその製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも２層に積層した多孔シート２０に、粘弾性を有するシリコーンゲル３０、ウレタンゴム又はブタジエンゴムを組み合わせて形成した電気粘着シート１０であって、前記多孔シートの１層２０Ａは、前記シリコーンゲル３０、ウレタンゴム又はブタジエンゴムの表面位置に配設され、他層の多孔シート２０Ｂは該シリコーンゲル３０、ウレタンゴム又はブタジエンゴム中に配設されている。前記多孔シート２０は、有機高分子材料からなる繊維２２を縦横に交差させて形成した格子形状を有するメッシュシートであることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２層に積層した多孔シートに、粘弾性を有するシリコーンゲル、ウレタンゴム又はブタジエンゴムを組み合わせて形成したことを特徴とする電気粘着シート。
【請求項２】
前記多孔シートの１層は、前記シリコーンゲル、ウレタンゴム又はブタジエンゴムの表面位置に配設され、他層の多孔シートは該シリコーンゲル、ウレタンゴム又はブタジエンゴム中に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の電気粘着シート。
【請求項３】
前記多孔シートが、表裏貫通する多数の孔が形成されたメッシュシートであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気粘着シート。
【請求項４】
前記メッシュシートが、有機高分子材料からなる繊維を縦横に交差させて形成した格子形状を有していることを特徴とする請求項１乃至３に記載の電気粘着シート。
【請求項５】
シリコーンオイル、ウレタン又はブタジエンに架橋剤と共に触媒を混合して混合溶液を調製する工程と、
前記混合溶液を型内に充填し、該型内の混合溶液に少なくとも１枚の多孔シートを浸漬する工程と、
前記多孔シートが浸漬された型内の混合溶液をゲル化し、粘弾性を有するシリコーンゲル、ウレタンゴム又はブタジエンゴムを形成する工程と、
形成されたシリコーンゲル、ウレタンゴム又はブタジエンゴムの表面に、１枚の多孔シートを載置して重ねる工程と、
重ねられた多孔シート上に圧力をかけ、余分なオイル分を除去する工程とを有することを特徴とする電気粘着シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気粘着シート及びその製造方法に係り、特にクラッチ、ダンパ、アクチュエータ等の動力伝達装置や制動装置等に適用して好適な電気粘着シート及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電圧を印加することにより見かけの粘度が上昇する、いわゆる電気レオロジー（以下、ＥＲという）効果を発現するＥＲ流体が知られている。ＥＲ流体は、印加する電圧を変化させることによってその粘度を可逆的に変えることができ、しかも電圧の変化に対する応答性に優れていることから、このＥＲ流体を一対の電極間に配したＥＲ素子の形態で、クラッチ、ダンパ、アクチュエータ等の動力伝達装置や制動装置等に適用可能な電子部品として使用することが期待されている。
【０００３】
この場合、ＥＲ流体には、印加電圧の変化に伴う安定した剪断(応)力の変化、即ち、ＥＲ効果が求められることになる。
【０００４】
ところが、ＥＲ流体は、通常、シリコーンオイル等の電気絶縁性分散媒中に分散相粒子（ＥＲ粒子）が分散した形態であるため、長期間静置しておくとＥＲ粒子が沈降・凝集してしまうことから、剪断応力にばらつきが生じ、安定したＥＲ効果が得られにくかった。
【０００５】
そこで、より安定したＥＲ効果が得られるように開発したものとして、電気で粘着性が変化する電気粘着効果（ＥＡ効果）を発現するＥＲゲルが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００６】
このようなＥＲゲルは、例えばシリコーンオイル等の電気粘性流体、即ち前記ＥＲ流体をゲル化することにより形成したシリコーンゲルに、有機無機複合ＥＲ粒子（例えば、アクリル樹脂の微粒子をコアとして半導体酸化スズをコーテンィングした粒子）を分散させた構造をとる（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２５５７０１号公報
【特許文献２】特開２００８−２６６４０７号公報
【特許文献３】特開２００１−２６７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来のＥＲゲルは、シリコーンゲルに微粒子であるＥＲ粒子を分散させた構造をとるために、その分散の状態により性能にばらつきが生じやすく、しかもＥＲ粒子は前記のように特殊であるため、粒子そのもののコストが高いという問題があった。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、安定した電気粘着効果を発現でき、しかも低コスト化を実現することができる電気粘着シート及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、電気粘着シートにおいて、少なくとも２層に積層した多孔シートに、粘弾性を有するシリコーンゲル、ウレタンゴム又はブタジエンゴムを組み合わせて形成したことにより、前記課題を解決したものである。
【００１１】
ここで、前記多孔シートの１層は、前記シリコーンゲル、ウレタンゴム又はブタジエンゴムの表面位置に配設され、他層の多孔シートは該シリコーンゲル、ウレタンゴム又はブタジエンゴム中に配設されているようにすることができる。
【００１２】
また、前記多孔シートを、表裏貫通する多数の孔が形成されたメッシュシートとすることができる。また、前記メッシュシートが、有機高分子材料からなる繊維を縦横に交差させて形成した格子形状を有しているようにすることができる。
【００１３】
本発明は、また、電気粘着シートの製造方法において、シリコーンオイル、ウレタン又はブタジエンに架橋剤と共に触媒を混合して混合溶液を調製する工程と、前記混合溶液を型内に充填し、該型内の混合溶液に少なくとも１枚の多孔シートを浸漬する工程と、前記多孔シートが浸漬された型内の混合溶液をゲル化し、粘弾性を有するシリコーンゲル、ウレタンゴム又はブタジエンゴムを形成する工程と、形成されたシリコーンゲル、ウレタンゴム又はブタジエンゴムの表面に、１枚の多孔シートを載置して重ねる工程と、重ねられた多孔シート上に圧力をかけ、余分なオイル分を除去する工程とを有することにより、同様に前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、安定した電気粘着効果を発現し、しかも低コスト化を実現した電気粘着シートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る一実施形態の電気粘着メッシュシートを模式的に示す（Ａ）拡大断面図及び（Ｂ）拡大平面図
【図２】電気粘着メッシュシートの製造工程を示すフローチャート
【図３】電気粘着メッシュシートの製造工程の特徴を模式的に示す拡大断面図
【図４】電気粘着メッシュシートの表面を拡大して示す顕微鏡写真
【図５】電圧を印加した電気粘着メッシュシートと、これを観察する顕微鏡を示す斜視図
【図６】電圧印加のオフ時とオン時の電気粘着メッシュシートの表面をガラス電極越しに観察した顕微鏡写真
【図７】ＥＡ効果による剪断力の評価に使用する測定装置を模式的に示す斜視図
【図８】電気粘着メッシュシートとメッシュシートのみとの剪断力の比較結果を示すグラフ
【図９】電気粘着メッシュシートを構成するメッシュシートの層数と剪断力との関係を示すグラフ
【図１０】電気粘着メッシュシートを構成するメッシュの目開きの大きさと剪断力との関係を示すグラフ
【図１１】電気粘着メッシュシートを構成するメッシュの目開きの大きさと粘着点との関係を示す拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１（Ａ）は、本発明に係る一実施形態の電気粘着メッシュシート（電気粘着シート）を模式的に示す拡大断面図である。
【００１８】
本実施形態の電気粘着メッシュシート（ＥＡＭＳ：Ｅlectro  Ａdhesive  Ｍesh  Ｓheet）１０は、２層の第１メッシュシート２０Ａ及び第２メッシュシート２０Ｂと、シリコーンゲル３０とを組み合わせて構成され、第１メッシュシート２０Ａはシリコーンゲル３０の表面３０Ａに略一致する位置に、第２メッシュシート２０Ｂはシルコーンゲル３０中に配設されている。
【００１９】
本実施形態のＥＡＭＳ１０を構成するメッシュシート２０は、図１（Ｂ）の平面図に模式的に示すように、所定の糸径ａの有機高分子材料（例えば、ポリエチレン等のポリオレフィン、ＰＥＴ等のポリエステル等）からなる繊維２２を縦横に交差させて格子状に編み込み、目開きｂの表裏貫通する孔が多数形成された多孔シートである。
【００２０】
なお、ここでは、このようなメッシュシート２０の構造上の特徴を利用し、繊維２２の交差部分２２ＡをＥＲ粒子と仮定して、図示されている２層を含む多層化を想定している。
【００２１】
本実施形態のＥＡＭＳ１０を構成するシリコーンゲル３０は、シリコーンオイルを架橋剤により架橋し、ゲル化することにより形成することができる。
【００２２】
シリコーンオイルとしては、例えばジメチルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、フェニル変性シリコーンオイルが挙げられる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。フッ素変性シリコーンオイルとしては、例えば、トリフルオロプロピル基（ＣＦ3Ｃ2Ｈ4−）を有するポリシロキサン、ノナフルオロヘキシル基（Ｃ4Ｆ9Ｃ2Ｈ4−）を有するポリシロキサン、環状型ポリシロキサン化合物などがある。
【００２３】
架橋剤としては、例えば不飽和結合をもつアセチレン、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン、イソシアネートなどが用いられる。
【００２４】
なお、シリコーンゲル以外に、粘弾性を有するウレタンゴムやブタジエンゴムなどを用いることも考えられる。
【００２５】
本実施形態のＥＡＭＳ１０の製造方法について、図２のフローチャートに従って図３を参照しながら説明する。
【００２６】
まず、シリコーンオイルに架橋剤と共に触媒を混合し、攪拌して混合溶液Ｍｓを調製する（図２のステップＳ１）。ここで、架橋剤としてはアセチレンを、シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーン（１００ｃＳｔ）を、触媒としては、液状の白金触媒を使用した。
【００２７】
次いで、前記混合溶液Ｍｓを脱気し、調製時に混入した空気（酸素）を除いた後、該溶液Ｍｓを図３（Ａ）に示す電極を兼ねることができる金属ベース４０とその周囲に配されたフレーム４２とからなる型４４に注入・充填し、該型４４内に充填された溶液Ｍｓ中に前記第２メッシュシート２０Ｂを浸漬した後、更に溶液Ｍｓを脱気して混入した空気を除去する（ステップＳ２）。なお、第２メッシュシート２０Ｂを複数枚とする時は、このステップＳ２を繰り返す。
【００２８】
次いで、図３（Ｂ）に示すように、前記型４４に金属板４６で蓋をして１００℃で６０分加熱し、架橋反応を行ってゲル化させた後、形成されたシリコーンゲル３０の表面に前記第１メッシュシート２０Ａを載置して重ねる（ステップＳ３）。
【００２９】
その後、前記第１メッシュシート２０Ａの上からシリコーンゲル３０に適度な圧力を掛けつつ、滲み出てくる未架橋等のオイル分を十分に除去するオイル抜きを行い（ステップＳ４）、図３（Ｃ）に示すように金属板４６及びフレーム４２を除外して本実施形態のＥＡＭＳ１０を形成する。
【００３０】
図４には、以上のように形成したＥＡＭＳ１０の表面の顕微鏡写真を示す。この図には、前記メッシュシート２０を図１（Ｂ）に示した状態から約４５°回転させた状態に対応するＥＡＭＳ１０の表面が示されており、右上及び右下の各斜め方向にそれぞれ筋状に点在する間欠的な高輝度部分が、メッシュシート２０を構成する縦方向及び横方向の各繊維２２の交差部分２２Ａに対応し、同様に点在する球状の低輝度部分が目開き部（孔部）から上方に突出しているシリコーンゲル３０に対応している。
【００３１】
次に、本実施形態のＥＡＭＳ１０について行った電気粘着効果（ＥＡ効果）等の評価結果を説明する。
【００３２】
具体的には、図５にイメージを示すように、前記図３（Ｃ）に示した金属ベース４０をアルミニウム電極とし、ＥＡＭＳ１０の最上部に位置する第１メッシュシート２０Ａの上に、対向電極としてガラス電極５０を重ねた状態にし、該ガラス電極５０の上方に配した顕微鏡６０により観察した。
【００３３】
この状態でＥＡＭＳ１０に電圧を印加しない場合と、電界強度２ｋＶ／ｍｍで印加した場合の顕微鏡写真を、図６（Ａ）と（Ｂ）にそれぞれ示す。
【００３４】
この図から、電圧を印加しないと変化しないのに対して、電圧を印加するとガラス電極５０との接触点に相当する点状の粘着領域５２が観察され、ＥＡ効果を発現することが検証された。
【００３５】
そこで、ＥＡＭＳ１０の性能を評価するために、図７に示す測定装置７０を使用し、ＥＡＭＳ１０上に載置したガラス電極５０の剪断力を、印加電圧を変えて測定した。
【００３６】
この測定装置７０は、前記アルミニウム電極４０を、その上のＥＡＭＳ１０上に載置されたガラス電極５０と共に支持固定する基部７２と、モーター７４によりベルト７６を介して回転されるマイクロメーター７８により前進駆動される、前記ガラス電極５０の後端に当接するロードセル８０と、該ロードセル８０から出力される電気信号をアンプ８２により増幅し、剪断力として記録する記録装置８４とを有している。
【００３７】
図８には、ＥＡＭＳ１０の場合と、２層のメッシュシート２０のみ（図中、Ｎo  Ｇel）の場合とについて、それぞれ前記測定装置７０により測定し、比較した結果を示す。これにより、ＥＡＭＳ１０には、電界（電圧）を印加することにより保持力が増加することから、ＥＡ効果が認められる。一方、メッシュシート２０を積層しただけのもの（Ｎo  Ｇel）は、電界を印加しても保持力は発生しない。即ち、ＥＡＭＳ１０が発現するＥＡ効果は、単なる静電気力による保持ではないことが確認された。
【００３８】
なお、このように、メッシュシート２０が２層のＥＡＭＳ１０は十分なＥＡ効果を発現するが、メッシュシート２０が１層の場合には、２層の場合よりも低い効果しか認められなかった。
【００３９】
この現象は、前記図１について説明したように、メッシュシート２０は繊維２２を格子状に交差させて形成されており、その交差部分２２Ａの大きさがＥＲゲルに使用されるＥＲ粒子と同程度の大きさであることから、上下に配列された交差部分２２ＡがＥＲ粒子と同様に機能していることが考えられる。
【００４０】
そこで、メッシュシート２０を３層にした場合について評価したところ、図９の結果が得られ、メッシュシート２０の層を増やすことにより、電界に対する粘着力（剪断力）が上昇することが認められた。
【００４１】
これは、メッシュシート間の引力が高まり、シリコーンゲル３０を第１メッシュシート２０Ａの上に押し上げるゲルの押し出し効果が高まったために、電圧印加時のガラス電極５０に対するゲル接触面積が広がったことによると推測される。
【００４２】
以上より、メッシュシート２０は２層以上とすることが有効であることが認められた。
【００４３】
また、２層構造について、メッシュシート２０の目開きの大きさが７２μｍのＥＡＭＳ１０についても同様に評価したところ、図１０に示される結果が得られ、目開きが大きくなると粘着力が上昇することが認められた。
【００４４】
また、これら２つのＥＡＭＳ１０について、電圧印加のオン／オフに伴うＥＡ効果の発現の応答性を評価したところ、３０μｍの場合は応答性が高いのに対して、７２μｍの場合は応答性が低いことが確認された。この違いは、図１１に両者のガラス電極５０の近傍を拡大した断面図を模式的に示すように、同図（Ａ）の３０μｍの場合は主たる粘着点５２が繊維２２の交差部分２２Ａの上にあるのに対し、同図（Ｂ）の７２μｍの場合はメッシュの間隔が大きくなったため、目開きが大きくなって接触面積が拡がったことにあると考えられる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態においては、電磁気学に基いて開発した、微細網目構造薄膜であるメッシュシート２０とシリコーンゲル３０とからなる積層シート（ＥＡＭＳ）１０は、ＥＲゲルと同様に電気粘着効果を発現することを実験で確認した。従来のＥＲゲルにおいて、電気粘着効果を示す表面積は高々３０％であったのに対し、本実施形態の積層シート１０の表面積は６０％と非常に高いことを観察により確認することができた。
【００４６】
更に、メッシュシート２０の層数と目開きの大きさをそれぞれ変えることによって、性能を向上させることができた。
【００４７】
特に、本実施形態のＥＡＭＳ１０によれば、目開きが３０μｍの場合にはＥＡ効果による粘着力と共に、電圧印加のオン／オフに対する高い応答性が要求される用途に有効に利用することができ、７２μｍの場合には長時間に亘って高い粘着力が要求される用途に有効に利用することができる。
【００４８】
また、メッシュシート２０はポリエステルやポリオレフィン等から作ることができるため、非常に安価であり、しかも、ＥＲゲルに比べてＥＡＭＳ１０の製造方法は簡単で且つ発生するＥＡ効果も高かった。
【００４９】
なお、本発明で用いる多孔シートはメッシュシートに限定されず、孔が不規則に空いた多孔シートや、不定型の孔が空いた多孔シートであってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０…ＥＡＭＳ（電気粘着メッシュシート）
２０…メッシュシート（多孔シート）
２０Ａ…第１メッシュシート
２０Ｂ…第２メッシュシート
２２…繊維
２２Ａ…交差部分
３０…シリコーンゲル
３０Ａ…表面
４０…金属ベース（電極）
４２…フレーム
４４…型
４６…金属板
５０…ガラス電極
６０…顕微鏡
【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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