説明

シート材料、その製造方法及び該シートを使用した製品

【課題】 圧電素子として感度の高い、使用可能な温度範囲の広い、特に高温度に耐える、加工し易いエレクトレット材料を提供する。
【解決手段】 耐熱性の優れた熱可塑性樹脂に扁平状或いは鱗片状充填剤を添加し、フィルム或いはシートに成形加工した後に、場合によりフィルム或いはシートを延伸処理を行った後に、直流高電圧を印加することで帯電処理を行い、加工を容易にし、圧電歪定数の大きな、感度が向上した圧電素子材料が得られた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、充填剤を含有するフィルム或いはシート材料であり、且つ帯電処理を施した材料、特に圧電材料分野に関する。
[背景技術]
【0002】
合成樹脂をフィルム或いはシート状に加工した材料は広範囲の分野で利用されている。その一つとしてこれらフィルム或いはシートを帯電させてエレクトレット材料とし、帯電を利用した粉塵除去への利用、或いは圧電素子としての用途がよく知られている。圧電素子としての利用分野においても各種の素材が検討されてきた。例えば、ポリフッ化ビニリデンはこの分野では最も広く利用されている素材の一つであるが、その感度、加工性等に関し万全なものではなく、ポリプロピレンの場合加工はし易いが、やはりその感度や耐熱性に問題が残る。またこれらの素材からなるフィルム或いはシートに延伸処理を加え、ボイドを形成させることで感度を向上させる試みも知られている。しかし、この場合もポリフッ化ビニリデンでは加工がし難いという欠点が指摘されており、ポリプロピレンでは使用可能な温度範囲が狭いという問題があった。
[発明の開示]
[発明が解決しようとする課題]
【0003】
本発明では前記の問題点を考慮し、圧電素子として感度の高い、使用可能な温度範囲が広い、特に高温度に耐える、加工のし易いフィルム或いはシート材料からなるエレクトレット材料を提供することを目的とした。
[課題を解決するための手段]
【0004】
本発明では上記課題を解決するために、熱可塑性樹脂に扁平状或いは鱗片状充填剤を添加し、場合により延伸処理を併用することにより、二つ以上の異なる相からなるフィルム或いはシートを形成した。充填剤の使用により異相の形成が容易となり、低延伸倍率でも有効なボイドの形成が可能となった。その結果融点の高い樹脂を利用することが容易となり、耐熱性の向上が図れた。
[発明の効果]
【0005】
本発明によれば、熱可塑性樹脂マトリックス中に扁平状或いは鱗片状充填剤を添加することにより性能面および加工面で好ましい効果を認めることができた。第一に、加工面において、充填剤を添加することにより延伸処理無しで、二つの異なる相を含むフィルム或いはシートを容易に得ることができた。また樹脂単独の場合と比較し、低延伸倍率の延伸処理でも有効なボイド形成が可能となった。そのためフィルム或いはシートの表面状態がより滑らかで、後処理し易い良好な状態で得られるため、余分な二次処理が省略できた。第二に、マトリックス中に扁平状或いは鱗片状充填剤が分散しており、また場合により延伸処理によって生じたボイドが存在することにより、フィルム或いはシートを帯電させた時に材料内部の電荷分布が樹脂単独の場合に比べ分散するためと推定されるが、結果として圧電感度が著しく向上した。第三に、融点の高いマトリックス樹脂を使用することで使用可能な温度範囲を広げることができた。融点の高い樹脂のフィルム或いはシートの高延伸倍率の延伸処理には高温に対応した設備が必要だが、無延伸或いは低延伸の延伸処理が可能となったことで加工面も含め有利となった。
[発明を実施するための最良の形態]
【0006】
誘電体である熱可塑性樹脂及び同じく誘電体である充填剤とからなる複合材料を加熱溶融させ、フィルム或いはシートに成形加工する。熱可塑性樹脂としては通常圧電性を示す材料であれば使用できる。例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、環状オレフィンを含むコポリマー、ポリフッ化ビニリデン、ポリフロロエチレン及びその類似化合物等が対象となるが、耐熱性の面からはポリフッ化ビニリデン、ポリフロロエチレン等が好ましい。また充填剤としては扁平状或いは鱗片状の充填剤を用いる。例えば、タルク、扁平状ガラス、マイカ等である。加工上、性能面からマイカがより好ましい。
前記素材からなる複合材を製造する際には、一般に使用される酸化防止剤、安定剤、滑剤その他添加剤は必要に応じ、通常の通りに添加し使用できる。これら混合物の混練りは通常利用されている単軸或いは二軸押出し機を利用できる。臼型スクリュー付き押出し機の利用はより好ましい。また樹脂組成物は予めバンバリーミキサーやロールを利用して製造し、フィルム或いはシート加工に回すことも可能である。押出し機によって溶融した樹脂組成物は一般にカレンダー加工によりフィルム或いはシートに加工する。厚み、幅等は通常行われている方法に準じて調整される。
成形加工されたフィルムあるいはシートは、回転シリンダーの上を連続的に移動させ、その間約15〜30mm離れた位置に設置した針状電極との間で30KVのDC電圧を、通常は約2〜5秒加え帯電させる。
帯電させたフィルム或いはシート材料表面には電極層として蒸着フィルム或いは電極フィルムを導電性接着剤で接着して形成させる。通常は更にその上に保護層として樹脂フィルムの層を設けて試験に供した。
[実施例]
本発明の実施例を説明する。
[実施例1]
【0007】
ポリプロピレン100部、マイカ20部からなる混合物を単軸押出し機及びカレンダー加工機を用い、厚み100μmのフィルムに加工した。次いで、針状電極とシリンダー電極の間隙を25mmに設定し、この間隙を150mm/分の速度で前記フィルムを通過させながら30KVのDC電圧をチャージし、帯電フィルムを得た。得られた帯電フィルムを下方は十分大きな平板で、上方が径10mmφの電極間に挟み、円形接触面を形成させた。次いで、上部電極に10HZの動的振動を上下方向に与えた。このときフィルムに加える応力は径10mmφ電極で約10Kpaである。このときのフィルム間の電圧変化を測定し、圧電歪定数を求めた。結果を第1表に示す。
[実施例2]
【0008】
加工したフィルムを60℃加熱下で一軸方向に延伸倍率100%まで延伸させた以外は実施例1と同様の操作により、帯電フィルムを得た。評価も実施例1と同様に行った。結果を第1表に示す。
[比較例1]
【0009】
実施例1において、充填剤のマイカを添加しなかった以外は実施例1とどうようの操作により帯電フィルムを得た。評価も実施例1と同様に行った。結果を第1表に示す。
[実施例3]
【0010】
ポリフッ化ビニリデン100部、マイカ20部からなる混合物を単軸押出し機及びカレンダー加工機を用い、厚み110μmのフィルムに加工した。次いで、針状電極とシリンダー電極との間隙を25mmに設定し、この間隙を150mm/分の速度で前記フィルムを通過させながら25KVのDC電圧をチャージし、帯電フィルムを得た。評価は実施例1と同様に行った。結果を第1表に示す。
[実施例4]
【0011】
実施例3で得たフィルムを室温で一軸方向に延伸倍率100%まで延伸した後帯電処理した以外は実施例3と同様の操作により帯電フィルムを得た。評価は実施例1と同様に行った。結果を第1表に示す。延伸処理したフィルム表面にはボイド形成の影響による穴等は認められず、電極付与の後処理工程にも問題はない。
[比較例2]
【0012】
実施例3において、充填剤を添加せず、延伸処理をしなかった以外は実施例3と同様にして帯電フィルムを得た。評価は実施例1と同様に行った。結果を第1表に示す。
【0013】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
単数或いは複数の熱可塑性樹脂100部に対し、単数或いは複数の扁平状或いは鱗片状充填剤3〜70部、好ましくは5〜30部からなる複合材料を加熱溶融し、厚み10〜1000μm、好ましくは30〜200μmのフィルム乃至シートに成形した後、強制的に帯電処理を施すことを特徴とする帯電フィルム乃至シート材料。
【請求項2】
第1項記載の単数或いは複数の熱可塑性樹脂及び単数或いは複数の扁平状或いは鱗片状充填剤からなる複合材料のフィルム乃至シートを室温〜樹脂の溶融温度の範囲内で、一軸或いは二軸方向に伸び率50〜300%まで延伸処理し、その後強制的に帯電処理を施すことを特徴とする帯電フィルム乃至シート材料。
【請求項3】
熱可塑性樹脂がポリフッ化ビニリデン、ポリフロロエチレン及び類似化合物、ポリアミド、環状オレフインコポリマーであることを特徴とする第1、2項記載の帯電フィルム乃至シート材料。
【請求項4】
鱗片状充填剤がマイカであることを特徴とする第1〜3項記載の帯電フィルム乃至シート材料。
【請求項5】
フィルム乃至シート材料の片面或いは両面に電極層を設けたことを特徴とする第1〜4項記載の帯電フィルム乃至シート材料。
【請求項6】
フィルム乃至シート材料が圧電センサーとして使用されることを特徴とする第1〜5項記載の帯電フィルム乃至シート材料。
【請求項7】
第1項記載の複合材料をスリットすること無しに、或いはスリットして5〜70mm幅の連続したリボン状フィルム乃至シートに成形した後、強制的に帯電処理を施し、該リボン状フィルム乃至シートを、その表面に一つの電極層を有する連続した線状或いは管状体上に連続して巻き付け、更にその外側に連続的に他の電極層を設けることを特徴とした紐状圧電センサー及びその製造方法。
【請求項8】
第1項記載の複合材料をスリットすること無しに、或いはスリットして5〜70mm幅の連続したリボン状フィルム乃至シートに成形した後、強制的に帯電処理を施し、該リボン状フィルム乃至シートを、その表面に一つの電極層を有する合成樹脂、ゴム或いは紙からなる板状体上に巻き付け、更にその外側に他の電極層を設けることを特徴とした板状圧電センサー及びその製造方法。
【請求項9】
フィルム乃至シート状圧電素子材料を使用したことを特徴とするパーソナルコンピューターのキーボード。
【請求項10】
フィルム乃至シート状圧電素子材料が第1〜6項記載の帯電フィルム乃至シート材料であることを特徴とするパーソナルコンピューターのキーボード。
【請求項11】
フィルム乃至シート状圧電素子材料を使用したことを特徴とするパーソナルコンピューターのポインティング・デバイス。
【請求項12】
フィルム乃至シート状圧電素子材料が第1〜6項記載の帯電フィルム乃至シート材料であることを特徴とするパーソナルコンピューターのポインティング・デバイス。
【請求項13】
フィルム乃至シート状圧電素子材料を使用したことを特徴とするテレビ、エアコン、ビデオテープレコーダー、冷蔵庫、照明器具のフラットタイプのリモートコントロールスイッチ。
【請求項14】
フィルム乃至シート状圧電素子材料が第1〜6項記載の帯電フィルム乃至シート材料であることを特徴とするテレビ、エアコン、ビデオテープレコーダー、冷蔵庫、照明器具のフラットタイプのリモートコントロールスイッチ。
【請求項15】
フィルム乃至シート状圧電素子材料を使用したことを特徴とするCD、MDのリモートコントロールスイッチ。
【請求項16】
フィルム乃至シート状圧電素子材料が第1〜6項記載の帯電フィルム乃至シート材料であることを特徴とするCD、MDのリモートコントロールスイッチ。
【請求項17】
フィルム乃至シート状圧電素子材料を使用したことを特徴とする携帯電話ボタン。
【請求項18】
フィルム乃至シート状圧電素子材料が第1〜6項記載の帯電フィルム乃至シート材料であることを特徴とする携帯電話ボタン。
【請求項19】
フィルム乃至シート状圧電素子材料を使用したことを特徴とするフラットテレビのフラットスイッチ。
【請求項20】
フィルム乃至シート状圧電素子材料が第1〜6項記載の帯電フィルム乃至シート材料であることを特徴とするフラットテレビのフラットスイッチ。

【公開番号】特開2006−111837(P2006−111837A)
【公開日】平成18年4月27日(2006.4.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−329729(P2004−329729)
【出願日】平成16年10月18日(2004.10.18)
【出願人】(502133099)
【Fターム(参考)】