JP2010064284A - 強誘電性キャストフィルム及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の強誘電性キャストフィルムの製造方法は、下記の工程を含む。
(I)ポリフッ化ビニリデンを誘電率3〜100の溶媒に溶解した溶液を、該溶液のゲル化温度よりも高く、且つ、前記ゲル化温度+60℃以下の温度でキャスティングすることにより、未延伸のキャストフィルムを製造する工程。
(II)前記未延伸のキャストフィルムに、振幅190〜400MV/mの交流電場を印加する工程。
【選択図】図1
Description
(I)ポリフッ化ビニリデンを誘電率3〜100の溶媒に溶解した溶液を、該溶液のゲル化温度よりも高く、且つ、前記ゲル化温度+60℃以下の温度でキャスティングすることにより、未延伸のキャストフィルムを製造する工程。
(II)前記未延伸のキャストフィルムに、振幅190〜400MV/mの交流電場を印加する工程。
(I)ポリフッ化ビニリデンを誘電率3〜100の溶媒に溶解した溶液を、該溶液のゲル化温度よりも高く、且つ、前記ゲル化温度+60℃以下の温度でキャスティングすることにより、未延伸のキャストフィルムを製造する工程。
(II)前記未延伸のキャストフィルムに、振幅190〜400MV/mの交流電場を印加する工程。
フッ化ビニリデン単独のポリマーからなる未延伸のキャストフィルムであって、且つ、このように大きな残留分極を有する強誘電性キャストフィルムは、従来、存在していなかったものであり、新規なものである。
<製造例1:溶媒CHN>
ポリフッ化ビニリデン粉末(以下、PVDF粉末とする)(KF−850,株式会社クレハ製)をシクロヘキサノン(以下、CHNとする)(関東化学株式会社製)に140℃で溶解し、キャスト溶液を得た。このキャスト溶液をキャスティングした後、真空乾燥機(Fischer Scientific製)により溶媒を2時間かけて除去し、キャストフィルムを製造した。
PVDF粉末を炭酸プロピレン(以下、PCとする)(関東化学株式会社製)に120℃で溶解し、キャスト溶液を得た。このキャスト溶液をキャスティングした後、真空乾燥機により溶媒を速やかに除去し、キャストフィルムを製造した。
PVDF粉末をN,N−ジメチルホルムアミド(以下、DMFとする)(関東化学株式会社製)に溶解し、キャスト溶液を得た。このキャスト溶液をキャスティングした後、真空乾燥機により溶媒をゆっくりと除去し、キャストフィルムを製造した。
PVDF粉末をDMFとテトラヒドロフラン(以下、THFとする)(関東化学株式会社製)とを75:25の比率で混合した溶媒に溶解し、キャスト溶液を得た。このキャスト溶液をキャスティングした後、真空乾燥機により溶媒をゆっくりと除去し、キャストフィルムを製造した。
PVDF粉末をDMFとTHFとを50:50の比率で混合した溶媒に溶解し、キャスト溶液を得た。このキャスト溶液をキャスティングした後、真空乾燥機により溶媒をゆっくりと除去し、キャストフィルムを製造した。
PVDF粉末をDMFとTHFとを25:75の比率で混合した溶媒に溶解し、キャスト溶液を得た。このキャスト溶液をキャスティングした後、真空乾燥機により溶媒をゆっくりと除去し、キャストフィルムを製造した。
<溶媒依存性:溶媒種>
溶媒種の違いによる強誘電性の有無をD−Eヒステリシス曲線の形状により確認した。製造例1〜4の方法により製造されたキャストフィルムに、スパッタ法により金電極を付着させ、分極処理(周波数:10Hz,振幅:250MV/m,処理時間:10秒間,印加回数:100回)を行った。フィルムの温度は、25℃とした。試験に用いたフィルムのキャスト温度、キャスト溶液濃度、及び膜厚を表2に示す。結果を図1に示す。
DMFとTHFとの混合比率による強誘電性の有無をD−Eヒステリシス曲線の形状により確認した。製造例3〜6の方法により製造されたキャストフィルムに、スパッタ法により金電極を付着させ、分極処理(周波数:10Hz,振幅:250MV/m,処理時間:10秒間,印加回数:100回)を行った。フィルムの温度は、25℃とした。試験に用いたフィルムのキャスト温度、キャスト溶液濃度、及び膜厚を表3に示す。結果を図2に示す。
キャスト温度による強誘電性の変化をD−Eヒステリシス曲線の形状により確認した。製造例2の方法により製造されたキャストフィルムに、スパッタ法により金電極を付着させ、分極処理(周波数:10Hz,振幅:250MV/m,処理時間:10秒間,印加回数:100回)を行った。フィルムの温度25℃とした。試験に用いたフィルムのキャスト温度、キャスト溶液濃度、及び膜厚を表4に示す。
キャスト温度による強誘電性の変化をD−Eヒステリシス曲線の形状により確認した。製造例3の方法により製造されたキャストフィルムに、スパッタ法により金電極を付着させ、分極処理(周波数:10Hz,振幅:250MV/m,処理時間:10秒間,印加回数:100回)を行った。フィルムの温度は、25℃とした。試験に用いたフィルムのキャスト温度、キャスト溶液濃度、及び膜厚を表5に示す。
電場強度による強誘電性の変化をD−Eヒステリシス曲線の形状により確認した。製造例4の方法により製造されたキャストフィルムに、スパッタ法により金電極を付着させ、分極処理(周波数:10Hz,振幅:100〜250MV/m,処理時間:10秒間,印加回数:100回)を行った。フィルムの温度は、25℃とした。試験に用いたフィルムのキャスト温度、キャスト溶液濃度、及び膜厚を表6に示す。D−Eヒステリシス曲線の変化を図5(A)に、電場を上げていく過程での残留分極の変化を図5(B)に示す。
電場強度による強誘電性の変化をD−Eヒステリシス曲線の形状により確認した。製造例2の方法により製造されたキャストフィルムに、スパッタ法により金電極を付着させ、分極処理(周波数:10Hz,振幅:150〜350MV/m,処理時間:10秒間,印加回数:100回)を行った。フィルムの温度は、25℃とした。試験に用いたフィルムのキャスト温度、キャスト溶液濃度、及び膜厚を表7に示す。電場強度を上げていく過程を図6(A)に、電場振幅を下げていく過程を図6(B)に示す。
また、一度、350MV/mまで電場強度を上げることで、明瞭な矩形状のヒステリシス曲線を示したフィルムは、その後、電場強度を下げても矩形状を維持することを確認した(図6(B))。これは、固相転移が起こったことを裏付けている。このことから、II型以外(I又はIII型)の結晶が生成したものと推測される。
電場の印加回数による強誘電性の変化をD−Eヒステリシス曲線の形状により確認した。製造例3の方法により製造されたキャストフィルムに、スパッタ法により金電極を付着させ、分極処理(周波数:10Hz,振幅:250MV/m,処理時間:12秒間,印加回数:1〜120回)を行った。フィルムの温度は、25℃とした。試験に用いたフィルムのキャスト温度、キャスト溶液濃度、及び膜厚を表8に示す。結果を図7に示す。
製造例2の方法により製造されたキャストフィルムに、スパッタ法により金電極を付着させ、分極処理(周波数:1Hz,振幅:350MV/m,処理時間:10秒間,印加回数:10回)を行った。フィルムの温度は、25℃とした。試験に用いたフィルムのキャスト温度、キャスト溶液濃度、及び膜厚を表9に示す。この試料フィルムにつき、複素誘電スペクトロスコピーとして、A/Dコンバーターによる自作システム、インピーダンスアナライザー(HEWLETT PACKERD製)及びネットワークアナライザー(Agilent Technologies製)を用い、10mHz〜1GHzの広帯域誘電スペクトルを室温にて測定した。また、強誘電性の変化をD−Eヒステリシス曲線の形状により確認した。D−Eヒステリシス曲線を図8(A)に、複素誘電スペクトルを図8(B)に示す。
<X線回折の測定>
分極処理前後のキャストフィルムのX線回折を測定した。製造例2,3の方法により製造されたキャストフィルムに、スパッタ法により金電極を付着させ、分極処理(周波数:10Hz,振幅:250MV/m,処理時間:10秒間,印加回数:100回)を行った。フィルムの温度は、25℃とした。試験に用いたフィルムのキャスト温度、キャスト溶液濃度、及び膜厚を表10に示す。分極処理前後のキャストフィルムについて、結晶化を確認するために、広角X線回折装置(RAD111−A,株式会社リガク製)により、フラット方向から回折パターンを測定した。X線の強度は、40kv,25mAで行った。回折角2θは、15°〜30°の範囲で1°/ステップの速度で行った。X線回折パターンを図9に示す。
Claims (4)
- 下記の工程を含む強誘電性キャストフィルムの製造方法。
(I)ポリフッ化ビニリデンを誘電率3〜100の溶媒に溶解した溶液を、該溶液のゲル化温度よりも高く、且つ、前記ゲル化温度+60℃以下の温度でキャスティングすることにより、未延伸のキャストフィルムを製造する工程。
(II)前記未延伸のキャストフィルムに、振幅190〜400MV/mの交流電場を印加する工程。 - ポリフッ化ビニリデンからなる未延伸のキャストフィルムであって、60mC/m2以上の残留分極を有する強誘電性キャストフィルム。
- 前記ポリフッ化ビニリデンの数平均重合度が1000〜15000である請求項2に記載の強誘電性キャストフィルム。
- 請求項1に記載の方法により製造された請求項2又は3に記載の強誘電性キャストフィルム。
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