DD141881B1 - METHOD AND DEVICE FOR POLARIZING POLYMERFORMKOERPERN - Google Patents
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- DD141881B1 DD141881B1 DD21027578A DD21027578A DD141881B1 DD 141881 B1 DD141881 B1 DD 141881B1 DD 21027578 A DD21027578 A DD 21027578A DD 21027578 A DD21027578 A DD 21027578A DD 141881 B1 DD141881 B1 DD 141881B1
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Description
Prof. Dr. Christian RuscherProf. Dr. Christian Ruscher
ΨίϊΨίϊ el der Erfindungel of the invention
Vorrichtung zur Polarisierung von PolymerformkörpernDevice for polarizing polymer moldings
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die eine optimale Polarisierung von Polymerformkörpera ermöglicht. Polymerformkörper, die in ihrer Primärstruktur polare Molekülgruppen enthalten, wie z. B. Polyvinylidenfluorid, Polyvinylfluorid, Polyvinylchlorid, Polyamid-11, -7, -55 oder Polyester, Polyurethane, Polyharnstoffe, Polyacrylnitril, Polycarbonate, zeichnen sich nach einer Polarisierung im elektrischen Feld durch piezo- und/oder pyroelektrische Eigenschaften auf und finden deshalb als elektroakustische 7/andler sowie Temperaturmeßelemente eine immer breitere Anwendung. Sie werden z. B. mit Erfolg in Mikrofonen, Lautsprechern, Ultraschallwandlern und beim Hachweis von Laserstrahlung eingesetzt.The invention relates to a device which allows optimum polarization of Polymerformkörpera. Polymer moldings containing in their primary structure polar molecular groups such. As polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, polyvinyl chloride, polyamide-11, -7, -55 or polyesters, polyurethanes, polyureas, polyacrylonitrile, polycarbonates, are characterized by a polarization in the electric field by piezo and / or pyroelectric properties and therefore find as electro-acoustic 7 / andler and temperature measuring an ever wider application. They are z. B. used successfully in microphones, speakers, ultrasonic transducers and Hachweis laser radiation.
Der Polarisierung von Polymerformkörpern wurde bisher eine große Anzahl von Erfindungsbeschreibungen und Publikationen gewidmet (DE-OS 26 57 536, DE-OS 27 38 220, DE-OS 27 42 977, DE-OS 27 43 016; R. G. Kepler, R. A. Anderson: Ferroelectricity in polyvinylidene fluoride. J..Appl. Phys. 49, (1978) 3, S· 1232; M. H, Litt, C. Hsu, P, Basu: Pyroelectricity and piezoelelctricity in nylon 11. J. Appl. Phys. 48 (1977У 6, S· 2208). Bei der Polarisierung von Polymerformkörpem kommt es darauf an, mit einem vertretbaren technischen Aufwand eine optimale Polarisation zu erreichen. In diesem Zusammenhang ist es von Wichtigkeit, während des Polarisierungsprozesses starke elektrische Felder (nahe der Durchbruchfeidstärke) bei erhöhten Temperaturen auf die Polymerformkörper einwirken zu lassen, ohne daß elektrische Durchschlage auftreten. In den Erfindungsbeschreibungen DE-OS 27 19 880 und DE-OS 27 19 881 werden Vorrichtungen beschrieben, die auf der kombinierten Anwendung eines elektrischen Gleichfeldes mit einem impulsförmig angelegten elektrischen Feld beruhen. Diese Vorrichtungen haben die Nachteile, daß sie erstens einen komplizierten technischen Aufbau (z.B. aufwendige Versorgungsgeräte zur Erzeugung der Spannungsimpulse, kompliziertes Polarisierungsregime) aufweisen und zweitens nur mittlere pyroelektrische Koeffizienten erzeugen. Bei der in der Erfindungsbeschreibung DE-OS 27 19 881 beschriebenen Vorrichtung zur Polarisierung von Polymerformkörpern in starken elektrischen Feldern wird eine aufwendige Gerätetechnik benötigt. Zur Erzeugung der Polarisierungsspannung werden drei Gerätesysteme eingesetzt, wobei z. B. das dritte Gerätesystem aus zwei Hochspannungsquellen und einer komplizierten hochspannungsfesten Schalteinrichtung besteht. Bei anderen Vorrichtungen (DE-OS 26 11 047, DE-AS 26 11 047) ist es prinzipiell unmöglich, mit hohen Feldstärken ohne Durchbruchserscheinungen zu polarisieren und neben einer zu geringen Polarisation sind relativ große Polarisierungszeiten von Nachteil.The polarization of polymer moldings has hitherto been devoted to a large number of invention descriptions and publications (DE-OS 26 57 536, DE-OS 27 38 220, DE-OS 27 42 977, DE-OS 27 43 016, RG Kepler, RA Anderson: Ferroelectricity in polyvinylidene fluorides J. Appl. Phys. 49, (1978) 3, S 1232, M. H, Litt, C. Hsu, P, Basu: Pyroelectricity and piezoelectricity in nylon 11. J. Appl. Phys (1977, 6, pp. 2208) In the polarization of polymer moldings, it is important to achieve optimal polarization with reasonable technical effort, and in this context, it is important to add strong electric fields (near the breakdown field strength) during the polarization process In the invention descriptions DE-OS 27 19 880 and DE-OS 27 19 881 devices are described which are based on the combined application of an electrical sliding chfeldes based with a pulsed electric field. These devices have the disadvantages that, firstly, they have a complicated technical structure (eg complex supply devices for generating the voltage pulses, complicated polarization regime) and, secondly, they produce only average pyroelectric coefficients. In the device described in the specification DE-OS 27 19 881 for the polarization of polymer moldings in strong electric fields, a complex device technology is needed. Z u r generate the bias voltage are used three devices systems, where z. B. the third device system consists of two high voltage sources and a complicated high-voltage resistant switching device. In other devices (DE-OS 26 11 047, DE-AS 26 11 047) it is in principle impossible to polarize with high field strengths without breakdown phenomena and in addition to a low polarization are relatively large polarization times of disadvantage.
Im Urheberschein SU-US 60 82 12 wird eine Vorrichtung beschrieben, die тіѣ zunehmender Abkühlung der Probe eine Zunahme der Polarisierungsfeldstärke realisiert« Die dabei realisierte Polarisierungsfeldstärke ist mit maximal 0,6 MV/cm sowohl bei erhöhten als auch bei niedrigen Temperaturen für eine effektive Polarisierung zu niedrig. Zum anderen i3t die Spannungserhöhung mit zunehmender Abkühlung wirkungslos, da bei den tieferen Polarisierungstemperatui-en wegen der geringeren Beweglichkeit der Dipolgruppen die Polarisierung prinzipiell erschwert ist. Der in der SU-US 60 82 12 angewendete Spannungsmesser gestattet, die Widerstandsänderung in der Probe und nicht ihren Polarisierung3zustand zu ermitteln.In the autopublic SU-US 60 82 12 a device is described which realizes an increase in the polarization field strength as the sample cools. The maximum polarization field strength is 0.6 MV / cm at both elevated and low temperatures for effective polarization too low. On the other hand, the increase in voltage with increasing cooling has no effect, since the polarization is in principle made more difficult at the lower polarization temperatures because of the lower mobility of the dipole groups. The voltmeter used in SU-US 60 82 12 allows to determine the resistance change in the sample and not its polarization state.
Um die Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu überwinden, ist es erforderlich, eine Lösung zu finden, mit der eine optimale Polarisierung in kurzen Zeiten unter Verwendung einfacher technischer Mittel realisiert werden kann.In order to overcome the disadvantages of the known devices, it is necessary to find a solution with which optimum polarization can be realized in short times using simple technical means.
Die Erfindung stellt 3ich zum Ziel, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine effektive Polarisierung von Polymerformkörpern gestatten. Dabei soll eine optimale Polarisierung mit hoher Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit gewährleistet sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll mit einfachen technischen Mitteln realisierbar sein«The invention aims to provide a device which allows effective polarization of polymer moldings. Optimum polarization with high reliability and reproducibility should be ensured. The device according to the invention should be feasible with simple technical means «
- Aufgabenstellung- Task
Erfindungsgemäß wirrädie Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der unter Anwendung relativ großer Feldstärken eine optimale Polarisation der Polymerformkörper erreicht wird, ohne daß elektrische Durchschläge auftreten.Wirrädie task according to the invention provided to develop a device with the use of relatively large field strengths optimum polarization of the polymer moldings is achieved without electrical breakdowns occur.
Außerdem soll sich die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnen, daß während des Polarisierungsprozesses die Messung der Polarisation möglich ist und damit eine Kontrolle und Steuerung seines Ablaufes realisiert werden kann. Die nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung polarisierten Polymerformkörper sollen überdurchschnittlich große piezo- und/oder pyroelektrische Koeffizienten aufweisen.In addition, the device according to the invention should be characterized in that during the polarization process, the measurement of the polarization is possible and thus control and control of its sequence can be realized. The polymer moldings polarized according to the device according to the invention should have above-average piezoelectric and / or pyroelectric coefficients.
Merkmale der ErfindungFeatures of the invention
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem bei der Polarisierung ein hochspannungsfester Reihenkondensator verwendet wird..Die Kapazität Cp des Reihenkondensators wird so gewählt, daß Cp ^> C1 (mindestens eine Zehnerpotenz) gilt, wobei C. die Kapazität des beidseitig metallisierten Polymerformkörpers bedeutet. Unter dieser Voraussetzung fällt zu Beginn der Polarisierung nahezu die gesamte Polarisierungsspannung Up, deren Ausgangswert einer Feldstärke von mindestens 4000 kVcm"* entsprechen soll, am Polymerformkörper ab und bewirkt eine Orientierung der polaren Molekülgruppen im Polymerformkörper in Richtung des angelegten elektrischen Feldes. Im Verlauf der Polarisierung findet bei optimaler Wahl der Kapazität Cp des Reihenkondensators eine Umverteilung der Polarisierungsspannung Up von dem Polymerformkörper auf den Reihenkondensator statt, so daß selbst bei extrem großen V/erten für Up am Polymerformkörper kein elektrischer Durchschlag auftreten kann. Die Polarisierung wird vorzugsweise bei Temperaturen Tp, für die Tp^ 2 T (T - Schmelztemperatur des entsprechenden Polymerformkörpers) gilt, durchgeführt, wobei aber Up solange angelegt bleibt, bis der Polymerformkörper 1 mit Hilfe der Kühlung 8 auf Zimmertemperatur oder mindestens 20 bis„30 0C unterhalb Tp abgekühlt wurde. Die Zeit für den Polarisiorungsprozeß beträgt 10 bis 300 s.According to the invention the object is achieved by a high-voltage-proof series capacitor used in the polarization wird..Die capacitance Cp of the series capacitor is chosen so that Cp ^> C 1 (at least one order of magnitude), where C is the capacitance of the both sides metallized polymer molding. Under this condition, almost the entire polarization voltage Up, whose initial value is to correspond to a field strength of at least 4000 kVcm, falls on the polymer molding at the beginning of the polarization and effects an orientation of the polar molecule groups in the polymer molding in the direction of the applied electric field If the optimum selection of the capacitance Cp of the series capacitor results in a redistribution of the polarization voltage Up from the polymer shaped body to the series capacitor, so that no electric breakdown can occur even at extremely high values for Up on the polymer shaped body the Tp ^ 2 T (T - melting temperature of the corresponding polymer molding) applies, carried out, but Up remains applied until the polymer molding 1 was cooled by means of the cooling 8 to room temperature or at least 20 to "30 0 C below Tp. The time for the Polarisiorungsprozeß is 10 to 300 s.
21 027В 521 027В 5
Gemäß Fig. 1 ist der beidseitig metallisierte Polymerformkörper 1 mit einem spannungsfesten Reihenkondensator 2 in Reihe geschaltet und wird durch einen Gleichspannungsregler 3 mit der Polarisierungsspannung Up versorgt« Während die Metallisierung 4 mit dem "heißen" Pol an dem Gleichspannungsregler 3 liegt, ist die Metallisierung 5 mit dem Reihenkondensator 2 verbunden· Zur Messung der am Reihenkondensator 2 abfallenden Spannung Ujt wird ein hochohmiger Spannungsmesser 6 eingesetzt, der gemeinsam mit dem Reihenkondensator 2 und dem Gleichspannungsregler 3 einseitig auf Massepotential liegt»According to FIG. 1, the polymer molded body 1 metallized on both sides is connected in series with a series capacitor 2 and is supplied with the polarization voltage Up by a DC voltage regulator 3. While the metallization 4 with the " hot " pole is connected to the DC voltage regulator 3, the metallization 5 is connected to the series capacitor 2 · For measuring the voltage drop across the series capacitor 2 Ujt a high-impedance voltmeter 6 is used, which is unilaterally at ground potential together with the series capacitor 2 and the DC voltage controller »
Aufgrund der vorliegenden Schaltungsanordnung ist es auch möglich, die Reihenfolge des Polymerformkörpers 1 und des Reihenkondensators 2 zu vertauschen und den Polymerformkörper 1 gemeinsam mit dem Spannungsmesser 6 und dem Gleichspannungsregler 3 einseitig auf Massepotential zu legen» Der Polymerformkörper 1 ist von dem Heizsystem 7 und der Kühlung 8 durch eine Quarz- oder Glimmerplatte 9 elektrisch isoliert. Zur Temperaturmessung ist auf der Quarzplatte 9 ein Thermoelement 10 angeordnet.Due to the present circuit arrangement, it is also possible to interchange the order of the polymer molded body 1 and the series capacitor 2 and the polymer molded body 1 together with the voltmeter 6 and the DC voltage regulator 3 to ground potential to one side »The polymer molded body 1 is of the heating system 7 and the cooling 8 electrically insulated by a quartz or mica plate 9. For temperature measurement, a thermocouple 10 is arranged on the quartz plate 9.
Nachdem der Polymerformkörper 1 mit Hilfe des Heizsystems.7 (Strahlungsheizung, Hochfrequenz- oder Widerstandsheizung, Heizung durch Temperierflüssigkeit) auf die Polarisierungstemperatur gebracht wurde, legt man mit dem Gleichspannungsregler 3 sprungartig oder linear ansteigend die Polarisüß rungs» spannung Up an das System Reihenkondensator 2 - Polymerformkörper 1 an. Durch die Reihenschaltung des Polymerformkörpers 1 und des Reihenkondensators 2 fällt zunächst nahezu die gesamte Spannung Up am Polymerformkörper 1 ab, da im Ausgangszustand Cp» C, gilt. Falls Up genügend groß ist (Feldstärke mindestens 4000 kVcrn" ) und die Polarisierungstemperatur Tp so gewählt wird (oberhalb ·* T), daß eine genügend große Dipolbeweglichkeit in dem Polymerformkörper gewährleistet ist, orientieren sich die entsprechenden.Dipolgruppen in Richtung des angelegten elektrischen Feldes.After the polymer molding 1 has been brought to the polarization temperature with the aid of the heating system 7 (radiant heating, high-frequency or resistance heating, heating by temperature-control liquid), the DC voltage regulator 3 is used to apply the polarization voltage Up to the system series capacitor 2 in an abrupt or linearly increasing manner. Polymer molding 1 on. As a result of the series connection of the polymer molded body 1 and the series capacitor 2, almost the entire voltage Up on the polymer molded body 1 initially drops, since in the initial state Cp >> C. If Up is sufficiently large (field strength at least 4000 kVcrn ") and the polarization temperature Tp is chosen (above * * T) that a sufficiently large dipole mobility is ensured in the polymer molding, the corresponding dipole groups orient themselves in the direction of the applied electric field.
Infolge dieser Dipolorientierung im Polymerformkörper 1 steigt die Kapazität C^, je nach der Polarisationszunähme im Polymerformkörper 1 während des Polarisierungsprozesses, stark an, und es gilt im Verlaufe der Polarisierung Cp £ C1, wenn С« entsprechend der zu erwartenden Kapazitätsänderung im Polymerformkörper 1 optimal gewählt wurde. D. h. aber, daß die zunächst hauptsächlich am Polymerformkörper 1 abfallende Spannung Up im Verlauf der Polarisierung auf den Reihenkondensator 2 übergeht und auf diese Weise die elektrische Belastung des Polymerformkörpers 1 stark reduziert wird. MLt dem erfindungsgeraäßen Verfahren ist es somit möglich, die Polarisierung bei Feldstärken ablaufen zu lassen, die mindestens doppelt so groß sind wie die bei den bisher bekannten Verfahren. Wenn z.B. die Kapazität C^ des Polymerformkörpers 1 die Kapazität C2 des Reihenkondensators 2 erreicht hat, dann gibt es eine Gleichverteilung der Spannung Up, und am Polymerformkörper Λ liegt nur noch die Hälfte von Up an. Um eine optimale Abstimmung zwischen der Kapazität Cg des Reihenkondensators 2 und der Kapazität Cj des Polymerformkörpers 1 zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, einen variablen Reihenkondensator einzusetzen, dessen Kapazität C2 selbst während des Polarisierungsprozesses auf einen optimalen Ablauf der Polarisierung eingestellt werden kann.As a result of this dipole orientation in the polymer molding 1, the capacitance C ^, depending on the polarization increase in the polymer molding 1 during the polarization process, increases sharply, and it applies in the course of polarization Cp £ C 1 , if С «optimal according to the expected capacity change in the polymer molding 1 was chosen. Ie. but that the initially falling mainly on the polymer molding 1 voltage Up passes in the course of polarization on the series capacitor 2 and in this way the electrical load of the polymer molding 1 is greatly reduced. MLt the erfindungsgeraäßen method, it is thus possible to run the polarization at field strengths that are at least twice as large as those in the previously known methods. If, for example, the capacitance C 1 of the polymer molding 1 has reached the capacitance C 2 of the series capacitor 2 , then there is an equal distribution of the voltage Up, and the polymer molding Λ is only half of Up. In order to ensure optimum matching between the capacitance Cg of the series capacitor 2 and the capacitance Cj of the polymer molding 1, it is advantageous to use a variable series capacitor whose capacitance C 2 can be set to an optimum polarization sequence even during the polarization process.
Durch die Spezifität des Verfahrens ist es möglich, selbst in der Nähe von Tm mit überdurchschnittlich großen Feldstärken zu polarisieren. Zwischen dem Reihenkondensator 2 und dem Polymerformkörper 1 findet eine kybernetische Wechselwirkung statt. Je schneller die Polarisation im Polymerformkörper 1 anwächst, desto kürzer ist die Zeit , während der die gesamte Spannung Up am Polymerformkörper 1 anliegt. Wenn die Polarisation ihren Maximalwert erreicht hat, ist die Umverteilung der Spannung auf den Reihenkondensator abgeschlossen, und am Polymerformkörper 1 liegt eine Spannung, bei der sich kein elektrischer Durchbruch ereignen kann.Due to the specificity of the method, it is possible to polarize even in the vicinity of T m with above-average field strengths. Between the series capacitor 2 and the polymer molding 1, a cybernetic interaction takes place. The faster the polarization increases in the polymer molding 1, the shorter the time during which the entire voltage Up is applied to the polymer molding 1. When the polarization has reached its maximum value, the redistribution of the voltage to the series capacitor is completed, and the polymer molded body 1 is a voltage at which no electrical breakdown can occur.
Es ist daher möglich, auch bei Temperaturen Tp, bei denen bisher mit Sicherheit elektrische Durchschläge bei Anwendung relativ großer Spannungen Up auftraten, mit großen Feldstärken zu polarisieren, ohne daß - wegen der Kürze des wirkenden Spannungsimpulses - elektrische Durchschläge zu erwarten sind. Zum anderen.hat der Reihenkondensator eine strombegrenzende Wirkung, wenn es im Verlauf der Polarisierung des Polymerformkörpers 1 zu Durchschlägen kommen sollte.It is therefore possible, even at temperatures Tp, at which so far certainly electrical breakdowns occurred when using relatively large voltages Up to polarize with large field strengths, without - because of the shortness of the acting voltage pulse - electrical breakdowns are to be expected. On the other hand, the series capacitor has a current-limiting effect, if it should come in the course of polarization of the polymer molding 1 to breakdowns.
Der Reihenkondensator 2 hat in Verbindung mit dem Spannungsmesser 6 noch eine andere Punktion· Aus der am Reihenkondensator 2 gemessenen Spannung UH läßt sich bei bekannter Kapazität C2 und Spannung Up die Polarisation des Polymerformkörpers 1 ermitteln. Es ist daher möglich, den Polarisierungsprozeß zu verfolgen und ihn so zu steuern, daß eine vorgegebene Polarisation erreicht wird. Mit der vorliegenden Schaltung ist es äquivalent, die Spannung an der Probe zu messen und daraus die erreichte Polarisation zu ermitteln. Zum anderen v/erden makroskopische Kurzschlüsse, die im Polymerformkörper 1 infolge von Materialfehlern auftreten können, dadurch angezeigt, daß die Polarisierungsspannung Up in ihrer Gesamtheit sofort am Reihenkondensator 2 anliegt. Der Polarisierungsprozeß kann dann sofort unterbrochen und mit einer neuen Probe fortgeführt werden. Darüber hinaus ist eine nachfolgende Kontrolle der polarisierten Polymerformkörper nicht nötig, da aus dem angezeigten Spannungswert U^ am Reihenkondensator 2 bzw· aus der Größe der Polarisierungsspannung Up unmittelbar auf die Piezo- und Pyroelektrizität des polarisierten Polymerformkörpers 1 geschlossen werden kannо Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß mit extrem großen Feldstärken ohne Durchschläge polarisiert werden kann. Die polarisierten Polymerformkörper 1 zeichnen sich durch überdurchschnittliche Werte der piezoelektrischen und/oder pyroelektrisehen Koeffizienten auso The series capacitor 2 has in connection with the voltmeter 6 yet another puncture. From the voltage U H measured at the series capacitor 2, the polarization of the polymer molded article 1 can be determined with known capacitance C2 and voltage Up. It is therefore possible to follow the polarization process and control it so that a given polarization is achieved. With the present circuit, it is equivalent to measure the voltage across the sample and determine the polarization achieved therefrom. On the other hand, macroscopic short circuits, which can occur in the polymer molding 1 as a result of material defects, are indicated by the fact that the polarization voltage Up in its entirety rests immediately on the series capacitor 2. The polarization process can then be interrupted immediately and continued with a new sample. In addition, a subsequent control of the polarized polymer moldings is not necessary, since the indicated voltage value U 1 at the series capacitor 2 or from the magnitude of the polarization voltage Up can be used to directly deduce the piezoelectric and pyroelectricity of the polarized polymer molded body 1. The device according to the invention has the advantage that can be polarized with extremely large field strengths without breakdowns. The polarized polymer moldings 1 are characterized by above-average values of the piezoelectric and / or pyroelectric coefficients o
Die Vorrichtung iat rait einfachen Mitteln zu realisieren· Die Polarisierungszeit liegt im Bereich von einigen Sekunden bis Minuten· Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise bei der Polarisierung von als Film oder Folie vorliegenden Polymerformkörpern 1, die in ihrer Primärstruktur polare Molekülgruppen aufweisen, effektiv anwendbar« Als Beispiel für solche Polymere seien halogenierte Vinylpolymere, Polyester und Polyamide, Polyurethane, Polyharnstoffe sowie Polyacrylnitril und Polycarbonate genannt·The device can be realized by simple means. The polarization time is in the range of a few seconds to minutes. The device according to the invention is effectively applicable in the polarization of polymer moldings 1 in the form of film or film which have polar molecular groups in their primary structure for such polymers are halogenated vinyl polymers, polyesters and polyamides, polyurethanes, polyureas and polyacrylonitrile and polycarbonates mentioned ·
Polarisierung von Fluorpolymeren:Polarization of fluoropolymers:
Ein vorwiegend in der Modifikation I vorliegender uniaxial orientierter Polyvinylidenfluorid-Film der Dicke von 0,01 mm wird beidseitig durch Bedampfen mit Aluminium metallisiertA uniaxially oriented polyvinylidene fluoride film of thickness 0.01 mm, predominantly in modification I, is metallised on both sides by vapor deposition with aluminum
(1,0 cm .kreisrunde Fläche) und auf eine Polarisierungstemperatur von 140 0C gebracht. Der bei der Polarisierung verwendete Reihenkondensator hat eine Kapazität von 10 nF, die mehr als eine Größenordnung über der Kapazität des unbehandelten Polymerfilms liegt· Nach Einschaltung der Polarisierungsspannung von 5 kV steigt die Spannung.Ujt am Reihenkondensator innerhalb einer Minute auf über 2,5 kV an, so daß während des weiteren Polarisierungsprozesses weniger als 2,5 kV an der Probe anliegen. Zu Beginn der Polarisierung dagegen liegt fast die gesamte Polarisierungsspannung an der P^obe an und bewirkt die Orientierung der Dipole. Nach einer Polarisierungszeit von fünf Minuten wird die Probe unter Beibehaltung des Feldes auf Zimmertemperatur abgekühlt. Nach dem aufgezeigten Polarisierungsprozeß erhält der Polyvinylidenfluorid-Film(1.0 cm. Circular area) and brought to a polarization temperature of 140 0 C. The series capacitor used in the polarization has a capacitance of 10 nF, which is more than an order of magnitude greater than the capacity of the untreated polymer film. · After the polarization voltage of 5 kV is switched on, the voltage on the series capacitor rises above 2.5 kV within one minute , so that during the further polarization process less than 2.5 kV applied to the sample. At the beginning of the polarization, on the other hand, almost the entire polarization voltage is applied to the substrate and causes the orientation of the dipoles. After a polarization time of five minutes, the sample is cooled to room temperature while maintaining the field. After the polarization process shown, the polyvinylidene fluoride film is obtained
•»7• "7
einen piezoelektrischen Koeffizienten von 8·10 cgs.esu und einen pyroelektrischen Koeffizienten von 8 nC/cra K. Bei der Polarisierung eines biaxial orientierten Polyvinylidenfluorid-Films (metallisierte Fläche 0,8 cm ) der Dicke von 0,006 mm wird unter Verwendung desselben Reihenkondensators eine Polarisierungsspannung von 2,5 kV bei einer Temperatur von 130 0C angelegt.a piezoelectric coefficient of 8 × 10 cgs.esu and a pyroelectric coefficient of 8 nC / cra K. In polarizing a biaxially oriented polyvinylidene fluoride film (metallized surface 0.8 cm) of the thickness of 0.006 mm, a polarizing voltage is produced by using the same series capacitor of 2.5 kV at a temperature of 130 0 C applied.
210275 9210275 9
Auoh hier kann die Polarisierung ohne elektrischen Durchschlag durchgeführt werden (piezoelektrischer Koeffizient 5.10"*' cgs.esu, pyroelektrischer Koeffizient 4 nC/cm K). Pie Polarisierung von Polyvinylfluorid-Folien der Dicke von 0,015 mm (metallisierte Fläche 1 cm ) erfordert einen Reihenkondensator mit einer Kapazität von 1 nF, Die Polarisierungstemperatur beträgt 110 0C. Es wird mit einer Polarisierungsspannung von б kV gearbeitet. Im Ergebnis der Polariäierung wurde bei diesem Beispiel ein pyroelekirischer Koeffizient von 2 nC/cm /K erhalten.In addition, the polarization can be carried out without electrical breakdown (piezoelectric coefficient 5.10 "* 'cgs.esu, pyroelectric coefficient 4 nC / cm K) .Pie polarization of polyvinyl fluoride films of the thickness of 0.015 mm (metallized area 1 cm) requires a series capacitor with a capacity of 1 nF, the polarization temperature is 110 0 C. It is worked with a polarizing voltage of б kV. as a result, the Polariäierung pyroelekirischer a coefficient of 2 nC / cm / K was obtained in this example.
Ausführun^sbeispiel Ausführun ^ SExample 22
Polarisierung von Polyacrylnitril:Polarization of polyacrylonitrile:
Bei der Polarisierung von Polyacrylnitril wird von hochorientierten Filmen (uniaxial orientiert) der Dicke von 0,01 mm ausgegangen (metallisierte Fläche 1 cm ). Die Kapazität des Reihenkondensators beträgt in diesem Fall 5 nF, die.Polarisierungsspannung 5 kV. Die Polarisierung wird bei 120 0C nach dem bereits beschriebenen Regime durchgeführt. Der erhaltene pyroelektrisch^ Koeffizient beträgt 4 nC/cm K.In the polarization of polyacrylonitrile is assumed by highly oriented films (uniaxially oriented) of the thickness of 0.01 mm (metallized area 1 cm). The capacitance of the series capacitor is in this case 5 nF, the polarization voltage 5 kV. The polarization is carried out at 120 0 C after the regime already described. The obtained pyroelectric coefficient is 4 nC / cm K.
Polarisierung von Polyamiden:Polarization of polyamides:
Ein uniaxialer Polyamid-Film auf der Basis von Polyamid-11 der Dicke 0,010 mm wird beidseitig mit Aluminium metalli-A uniaxial polyamide film based on polyamide-11 with a thickness of 0.010 mm is coated on both sides with aluminum metallic
siert (metallisierte Fläche 1 cm ). Die Polarisierungstemperatur beträgt 120 0C, und es wird eine Polarisierungsspannung von 5 kV angelegt. Die Kapazität des Reihenkondensators beträgt 5 nF. Der Film wird 5 Minuten polarisiert und anschließend im elektrischen Feld auf Zimmertemperatur abgekühlt. Mit demselben Polarisierungsregime wurden auch aus einer 2#igen Lösung in Ameisensäure erhaltene FilmeSiert (metallized area 1 cm). The polarization temperature is 120 0 C, and it is applied a polarizing voltage of 5 kV. The capacity of the series capacitor is 5 nF. The film is polarized for 5 minutes and then cooled in the electric field to room temperature. With the same polarization regime, films obtained from a 2% solution of formic acid also became
210275210275
(Dicke 0,010 mnO auf der Basis von Polyaraid-,7 und PoIyamid-55 polarisiert. Die Filme wurden vor der Polarisierung vierfach gereckt und anschließend ebenfalls mit Aluminium metallisiert (Fläche 0,8 ст2У*(Thickness 0.010 mnO based on polyaraid, 7 and polyamide-55 polarized.) The films were stretched four times before polarization and then also metallized with aluminum (area 0.8 ст 2 У *
Die pyroelektrisehen Koeffizienten betragen 2 nC/cm K für Polyamid-11 und 3 nC/cm2K für die Polyamide-55 und -7.The pyroelectric coefficients are 2 nC / cm K for polyamide-11 and 3 nC / cm 2 K for polyamides-55 and -7.
Claims (2)
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| JPH0653820B2 (en) * | 1986-03-26 | 1994-07-20 | ポリプラスチックス株式会社 | Molded resin with fixed polarization orientation |
| JP4792764B2 (en) * | 2005-02-23 | 2011-10-12 | パナソニック電工株式会社 | Pyroelectric device manufacturing equipment |
| JP4845084B2 (en) * | 2005-02-28 | 2011-12-28 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Ferroelectric film and manufacturing method thereof |
| JP4921325B2 (en) * | 2007-03-22 | 2012-04-25 | 国立大学法人 東京大学 | Electret, electrostatic induction conversion element including the same, and method for manufacturing electret |
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-
1978
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- 1979-12-21 JP JP16572279A patent/JPS55106233A/en active Pending
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|---|---|
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| SU1448368A1 (en) | 1988-12-30 |
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