CN102227790B - 驻极体材料的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制造方法，通过所述方法能够获得具有优异的对于热的电荷保持性的驻极体材料。本发明的驻极体材料的制造方法包括照射步骤、形成步骤和带电步骤。在照射步骤中，用γ射线照射含有聚四氟乙烯微粒的分散液。在形成步骤中，将用γ射线照射过的分散液涂布在电极板上，然后进行干燥，并对所述聚四氟乙烯微粒进行烧结，从而在所述电极板上形成聚四氟乙烯层。在带电步骤中，对所述聚四氟乙烯层的表面进行带电处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于静电型声换能器中的驻极体材料的制造方法。
背景技术
通常将包括电极板和形成于其上的驻极体层的驻极体材料用于静电型声换能器如耳机、头戴式耳机和麦克风中。例如，在具有内置IC(集成电路)元件的驻极体电容麦克风(ECM)中，布置驻极体材料，以便面对振动板的前侧或后侧表面。
已经提出了这种驻极体材料的多种制造方法。例如，专利文献1描述了将能够构成驻极体层的热塑性树脂膜层叠至金属片，并将所述膜转化成驻极体的方法。专利文献2和专利文献3描述了将包括分散介质和分散在其中的FEP(具体地，四氟乙烯/六氟丙烯共聚物)微粒的分散液涂布至背极板并加热从而形成薄膜，且将该薄膜转化成驻极体的方法。
背景技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭64-44010号公报
专利文献2：日本特开平11-150795号公报
专利文献3：日本特开2000-115895号公报
发明内容
发明要解决的问题
顺便提及，有如下情况，声换能器通过利用焊料流动装置或回流装置进行焊接而将静电型声换能器安装在例如控制板等上。然而，在使用通过常规制造方法获得的驻极体材料的情况下，有如下问题：静电型声换能器的安装导致驻极体材料所拥有的电荷量降低。认为这归因于由于在焊接期间驻极体层被加热至高温而造成的驻极体层表面电位的降低。作为特别是最近频繁使用无铅焊料的结果，开始将较高的温度用于焊接，因此有驻极体材料所拥有的电荷量可能显著降低的可能性。
在这些情形下，本发明的目的是提供一种制造方法，通过所述方法能够获得具有优异的对于热的电荷保持性的驻极体材料。
解决问题的手段
本发明提供一种驻极体材料的制造方法，所述驻极体材料用于静电型声换能器中，所述方法包括：用γ射线照射含有聚四氟乙烯微粒的分散液的步骤；将所述分散液涂布至电极板，接着进行干燥，并进一步对所述聚四氟乙烯微粒进行烧结，从而在所述电极板上形成聚四氟乙烯层的步骤；以及对所述聚四氟乙烯层的表面进行带电处理的步骤。
发明效果
按照上述方法，用γ射线对作为原料的分散液进行照射引起轻微的降解而降低分子量，从而改进聚四氟乙烯层的结晶度。因此，即使当加热至高温时，也抑制了包括聚四氟乙烯层的驻极体层的表面电位降低。因此，按照本发明，能够获得具有优异的对于热的电荷保持性的驻极体材料。
具体实施方式
本发明的驻极体材料的制造方法包括照射步骤、形成步骤和带电步骤。
(照射步骤)
在照射步骤中，用γ射线照射包括分散介质和分散在其中的聚四氟乙烯(在下文中称为“PTFE”)微粒的分散液，以用γ射线对分散液进行改性。
包括分散介质和分散在其中的PTFE微粒的分散液优选是将水用作分散介质的分散液。市场上有通过乳液聚合制造的这种分散液的各种商品，且能够对这些商品进行利用。例如，可以使用由大金工业株式会社(Daikin Industries，Ltd.)制造的Polyflon D-1，由旭硝子株式会社(Asahi Glass Co.，Ltd.)制造的Fluon AD911 L等。
优选的是，分散液应具有1.2～1.6的比重。在将商品用作分散液的情况下，商品的比重可以通过向其中添加蒸馏水来调节。分散液的比重更优选是1.2～1.5，还更优选是1.3～1.5。
用γ射线对分散液的照射可以委托例如受托放射线加工者。这种受托放射线加工者包括Radia工业株式会社(Radia Industry Co.，Ltd.)和日本照射服务株式会社(Japan Irradiation Service Co.，Ltd)。
优选的是，应利用由钴-60发射的γ射线对分散液进行照射。
对分散液的γ射线照射量优选是100～3000Gy。这是因为在γ射线的照射量小于100Gy或大于3000Gy的情况下，当加热至高温时驻极体层的表面电位降低率会略微增加。γ射线的照射量更优选是500～3000Gy，进一步优选是500～2000Gy。
(形成步骤)
在形成步骤中，将用γ射线改性的分散液用于在电极板上形成PTFE层。具体地，将分散液涂布至电极板，然后干燥，并对PTFE微粒进行烧结。
作为电极板，可以使用由不锈钢、铝、钢、铜、钛和其合金制成的金属板。或者，电极板可以是支撑在例如基板上的金属箔。即，本发明中的电极板可以是任何薄金属板，且其厚度没有特别限制。然而，从需要驻极体材料小型化的观点来看，优选的是，电极板的厚度是100～300μm。
优选的是，电极板没有附着的油脂等。优选的是，对电极板进行表面预处理，以便改进对PTFE层的粘附性。尽管表面预处理没有特别限制，但是从获得PTFE层的厚度均匀性和表面平滑性的观点来看，优选进行不增加电极板表面粗糙度的处理，如通过阳极氧化或化学处理形成涂膜。
为了将分散液涂布至电极板，能够使用已知的技术。例如，分散液可以使用分配器涂布，或者可以通过旋涂或印刷技术涂布。或者，可以使用如下方法：掩蔽电极板的一个表面并将该电极板浸渍(浸泡)到分散液中，从而将分散液涂布至电极板。
在将分散液涂布至电极板之后，对分散液进行干燥，从而从分散液中除去分散介质。干燥例如通过如下操作进行：将分散液涂布过的电极板在温度(例如，180℃)低于PTFE熔点的环境中放置给定时间段(例如，10分钟)。
其后，对PTFE微粒进行烧结。烧结例如通过如下方法进行：将其上支撑干燥分散液(PTFE微粒)的电极板在温度不低于PTFE熔点的环境中放置给定时间段(例如，10分钟)。由此，在电极板上形成PTFE层。优选的是，烧结期间的温度是340℃以上(例如，360℃)。在烧结之后，将电极板冷却至室温。
优选的是，待形成的PTFE层的厚度为5～100μm。这是因为只要PTFE层的厚度在该范围内，驻极体材料就能够在保持驻极体材料特性的同时，降低厚度和尺寸。PTFE层的厚度更优选是10～50μm。
(带电步骤)
在带电步骤中，对PTFE层的表面进行带电处理，从而将PTFE层转化成驻极体层。带电处理通过例如由电晕放电等使PTFE层的表面极化和带电而进行。
在大规模生产的情况下，可以通过如下方法制造多个驻极体材料：对多个驻极体材料集中进行直到形成步骤的步骤，并在带电步骤之前将PTFE涂布过的电极板切成单个片的尺寸。此外，可以在带电步骤之后进行老化。
通过上述步骤，能够获得具有优异的对于热的电荷保持性的驻极体材料。
从使驻极体材料即使在高温下也能够保持大量电荷的观点来看，期望的是，在直到构成驻极体层的PTFE的熔点附近的温度下应该保持电荷捕获位点。认为特定的捕获位点是在PTFE晶体内的晶体缺陷和结晶部分与非晶部分之间的界面。
通过对PTFE微粒进行压缩成形步骤和烧结步骤，然后将烧结物切削加工成膜，制得一般的PTFE膜。因此，在膜制造期间易于形成空隙，且所述空隙是高温下应力松弛的原因并且易于引起晶体流动。结果，电荷捕获位点(例如，结晶部分与非晶部分之间的界面)被破坏且驻极体材料所拥有的电荷量下降。
相比之下，在通过本发明的制造方法制得的驻极体材料中，经用γ射线照射作为原料的分散液造成轻微的降解，从而其分子量下降，因此PTFE层具有改进的结晶度。因此，PTFE层具有增加的结晶部分与非晶部分之间的界面量，且在PTFE晶体内进一步具有增加的晶体缺陷量。结果，即使当将驻极体层加热至高温时，也能够保持电荷捕获位点。因此，即使在高温下驻极体材料所拥有的电荷量也能够保持高水平。
此外，通过采用PTFE作为驻极体层的材料，能够对驻极体材料的表面赋予优异功能如防污性、耐化学品性、拒水性和耐候性，而不损害驻极体材料的挠性。另外，能够相对容易地将驻极体材料加工成给定形状(例如，冲压加工)等。
实施例
下面将参考实施例对本发明进行详细说明，但是本发明不应当被理解为以任何方式限于如下实施例。
(实施例1)
将蒸馏水添加至市售的PTFE分散液(由旭硝子株式会社制造的Fluon AD911L(固体浓度，60wt％))，从而制造比重为1.50的分散液。用γ射线照射该分散液，使得其照射量为100Gy。
其后，将厚度为200μm的市售的铝箔(由东洋铝业株式会社(ToyoAluminium K.K.)制造；具有粗糙表面的软质箔)用作电极板，并将该电极板的一个表面用压敏胶粘剂掩蔽带加以掩蔽。使该电极板以100mm/分钟的浸渍速率通过γ射线改性的分散液，从而将分散液涂布至电极板的另一表面。随后，将电极板在180℃环境中放置10分钟以干燥分散液，接着移除所述压敏胶粘剂掩蔽带。其后，将电极板在360℃环境中放置10分钟以烧结PTFE微粒。由此，在厚度为200μm的电极板上形成厚度为25μm的PTFE层。在烧结之后，将电极板冷却至室温。
最后，通过负电晕放电在25℃下使PTFE层的表面极化并带电。由此，获得驻极体材料。
(实施例2)
除了对分散液的γ射线照射量是500Gy以外，按照与实施例1相同的方式获得驻极体材料。
(实施例3)
除了对分散液的γ射线照射量是3000Gy以外，按照与实施例1相同的方式获得驻极体材料。
(实施例4)
除了对分散液的γ射线照射量是10000Gy以外，按照与实施例1相同的方式获得驻极体材料。
(比较例1)
使用热压机(温度，360℃；压力，490kPa)，将市售的厚度为25μm的PTFE膜(由日东电工株式会社(Nitto Denko Corp.)制造的No.900-UL)热压接至市售的厚度为200μm的铝箔(由东洋铝业株式会社制造；具有粗糙表面的软质箔)。其后，通过在25℃下进行负电晕放电使PTFE膜的表面极化并带电。由此，获得驻极体材料。
(比较例2)
除了分散液未用γ射线照射以外，按照与实施例1相同的方式获得驻极体材料。
(试验)
以如下方式检查实施例和比较例的驻极体材料的驻极体层表面电位的保持。
首先，用表面电位计(Model 244，由梦露电子公司(MONROEELECTRONICS，Inc.)制造)测量驻极体层在带电处理后瞬间的表面电位。随后，将驻极体材料在210℃环境中放置30分钟(载荷试验)，其后以相同的方式测量驻极体材料的表面电位。将该操作重复三次。将在第一次至第三次载荷试验的每一次之后测量的表面电位对作为基准(100％)的驻极体材料在带电处理后瞬间测量的表面电位的比例计算为表面电位保持率(％)。
此外，按照JIS K5600-5-4，检查实施例和比较例的驻极体材料的驻极体层的铅笔硬度。
将试验结果示于表1中。
表1
由表1也显而易见，其中使用了PTFE膜的比较例1的驻极体材料以及其中分散液未用γ射线改性的比较例2的驻极体材料，在第一次载荷试验之后的表面电位保持率就已经降至低于40％。相比之下，其中分散液利用γ射线改性的实施例的驻极体材料即使在第三次载荷试验之后也保持了极高的表面电位保持率。
顺便提及，据推测，超过10000Gy的γ射线照射量导致铅笔硬度低于B因而不实用的驻极体层。因此优选的是，γ射线的照射量是10000Gy以下。
本申请以2009年4月14日提交的日本专利申请(申请号：2009-097753)为基础，通过参考将其内容并入本文中。
产业实用性
通过本发明的制造方法而获得的驻极体材料适合用于静电型声换能器中。所述静电型声换能器除了包括麦克风、耳机和头戴式耳机之外，还包括助听器、超声波传感器、加速度传感器等。
Claims (2)
1.一种驻极体材料的制造方法，所述驻极体材料用于静电型声换能器中，所述方法包括：
用γ射线照射含有聚四氟乙烯微粒的分散液的步骤；
将所述分散液涂布至电极板，接着进行干燥，并进一步烧结所述聚四氟乙烯微粒，从而在所述电极板上形成聚四氟乙烯层的步骤；及
对所述聚四氟乙烯层的表面进行带电处理的步骤，
所述γ射线的照射量为100Gy～3000Gy。
2.如权利要求1所述的驻极体材料的制造方法，其中所述聚四氟乙烯层的厚度为5μm～100μm。
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