JP2017078582A

JP2017078582A - 圧電性ケーブル及びその製造方法

Info

Publication number: JP2017078582A
Application number: JP2015205427A
Authority: JP
Inventors: 井上　良; Makoto Inoue; 良井上; 弘江馬; Hiroshi Ema
Original assignee: Hosiden Corp
Current assignee: Hosiden Corp
Priority date: 2015-10-19
Filing date: 2015-10-19
Publication date: 2017-04-27

Abstract

【課題】延伸処理を施すことなく構造が簡単であり、ケーブル状の長距離にわたって圧力を検知できる圧電性ケーブル及びその製造方法を提供する。【解決手段】導電性の芯線１と、前記芯線１の周りにある延伸処理を施していない状態で分極処理した強誘電性高分子層２と、前記強誘電性高分子層２の周りにある電極３と、前記電極３の周りにある保護外皮４とを含む圧電性ケーブル。導電性の芯線に強誘電性高分子を塗布し、前記芯線の周りに分極処理対象の強誘電性高分子層を形成する工程と、前記分極処理対象の強誘電性高分子層をコロナ放電処理により分極し、前記芯線の周りに延伸していない状態で分極された強誘電性高分子層を形成する工程と、前記強誘電性高分子層の周りに電極を形成する工程と、前記電極の周りに保護外皮を形成する工程とを含む圧電性ケーブルの製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、ケーブル状の長距離にわたって圧力を検知できる圧電性ケーブルに関する。

従来、図３に示すように、内部導体１１と、この内部導体１１の周りを囲む連続的圧電性高分子層１２と、この圧電性高分子層１２の周りを囲む外部導体１３と、この外部導体１３の周りを囲む絶縁性被覆物（図示せず）とを含む圧電性ケーブルがある（例えば特許文献１）。特許文献１では、圧電性高分子が、延伸及び分極によって圧電性となるフッ化ビニリデンボリマーであり、内部導体１１が、例えば直線状の金属導体の場合、延伸及び分極との適合性がないので、内部導体１１は、圧電性高分子が延伸及び分極によって圧電性となる時に、圧電性高分子と共に延伸し得るように、らせん内部の空間が導電性高分子１１ａで満たされているらせん状金属製内部導体であり、構造が複雑である。

特開昭６１−７１５０６号公報

前記背景技術の問題に鑑みて、本発明の目的は、延伸処理を施すことなく構造が簡単であって、ケーブル状の長距離にわたって圧力を検知できる圧電性ケーブルを提供することにある。

１．導電性の芯線と、前記芯線の周りにある延伸処理を施していない状態で分極処理した強誘電性高分子層と、前記強誘電性高分子層の周りにある電極と、前記電極の周りにある保護外皮とを含む圧電性ケーブル。
２．前記強誘電性高分子が、ポリ乳酸、ポリ乳酸誘導体、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも１種以上を含む１に記載の圧電性ケーブル。
３．導電性の芯線に強誘電性高分子を塗布し、前記芯線の周りに分極処理対象の強誘電性高分子層を形成する工程と、前記分極処理対象の強誘電性高分子層をコロナ放電処理により分極し、前記芯線の周りに延伸していない状態で分極された強誘電性高分子層を形成する工程と、前記強誘電性高分子層の周りに電極を形成する工程と、前記電極の周りに保護外皮を形成する工程とを含む圧電性ケーブルの製造方法。
４．前記強誘電性高分子が、ポリ乳酸、ポリ乳酸誘導体、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも１種以上を含む３に記載の圧電性ケーブルの製造方法。

本発明によれば、延伸処理を施すことなく構造が簡単であり、ケーブル状の長距離にわたって圧力を検知できる圧電性ケーブルを提供することができる。

本発明の一実施形態による圧電性ケーブルを示す斜視図である。コロナ放電による分極処理方法を示す図であり、図２（Ａ）は針状のコロナ放電用電極を用いる分極処理方法を示す図、図２（Ｂ）はドーナツ型のコロナ放電用電極を用いる分極処理方法を示す図である。従来の圧電性ケーブルの一例を示す側面図である。

本発明の一実施形態による圧電性ケーブルを、図１を参照して説明する。図１は同圧電性ケーブルを示す斜視図である。

圧電性ケーブルは、導電性の芯線１と、芯線１の周りにある延伸処理を施していない状態で分極処理した強誘電性高分子層２と、強誘電性高分子層２の周りにある電極３と、電極３の周りにある保護外皮３とを含み、屈曲性を有する同軸ケーブルとして構成されている。

また、圧電性ケーブルは、導電性の芯線１に強誘電性高分子を塗布し、芯線１の周りに分極処理対象の強誘電性高分子層２を形成する工程と、分極処理対象の強誘電性高分子層をコロナ放電により分極し、芯線１の周りに延伸していない状態で分極された強誘電性高分子層２を形成する工程と、強誘電性高分子層２の周りに電極３を形成する工程と、電極３の周りに保護外皮を形成する工程とを含んで、製造されている。

芯線１には金属製のものを用いることができる。また導電性高分子製や銀糸製のものを用いると、圧電性ケーブルの屈曲性を高めることができる。

強誘電性高分子は、強誘電性をもつ高分子であって、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ乳酸誘導体、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン誘導体、及びこれらを組み合わせた高分子が好ましい。芯線１の外周面に対する強誘電性高分子の塗布には、押し出し塗布法又はディップコーティング法を用いることができる。

コロナ放電による分極処理は、図２（Ａ）に示すように、芯線１を中心として、その周囲に等間隔で配置した複数のコロナ放電用電極５を用いて行う。分極処理時は、芯線１がコロナ放電用電極５の対向電極として機能する。すなわち、芯線１はグランド電極として機能する。コロナ放電用電極５と芯線１は直流高圧電源を介して接続される。

コロナ放電用電極５は、その尖端に発生するコロナ放電によって生じた電荷を芯線１の周りに形成した分極処理対象の強誘電性高分子層２の表面に保持させて芯線１との間の直流電界により、分極処理対象の強誘電性高分子層２を分極処理する。コロナ放電用電極５は、効果的なコロナ放電を起こすために尖端を有する。コロナ放電用電極５には、ステンレス、タングステン等の針状電極（針状の先端を有する電極）が用いられる。図２（Ａ）において、コロナ放電用電極５は、芯線１の周囲４ヶ所（９０度間隔）に配置してあるが、少なくとも３か所（１２０度間隔）に配置することで、芯線１の周りに形成した分極処理対象の強誘電性高分子層２をその全周にわたって分極処理することができる。

なお、コロナ放電による分極処理は、図２（Ａ）に示した針状のコロナ放電用電極５に代えて、図２（Ｂ）に示すように、芯線１を中心として、その周囲全周に配置したドーナツ型のコロナ放電用電極６を用いて行ってもよい。この場合も芯線１の周りに形成した分極処理対象の強誘電性高分子層２をその全周にわたって分極処理することができる。

また、周りに分極処理対象の強誘電性高分子層２を形成した芯線１を、その繰り出しロールの繰り出し速度と巻き取りロールの巻き取り速度とを適度に調整し、芯線１が弛まないように直線状に維持しつつ、しかし芯線１及び分極処理対象の強誘電性高分子層２は延伸することのない状態で、コロナ放電用電極５、６の内側中心位置に一定速度で通すことで、芯線１の周りに形成した分極処理対象の強誘電性高分子層２をその全長にわたって分極処理することができる。

電極３としては金属蒸着、チューブ状金属編組、金属箔、導電性高分子、導電ペースト、ナノ銀等を用いることできる。

保護外皮４としてはポリエチレン、加硫ゴム、ポリ塩化ビニル等を用いることができる。

このように構成された圧電性ケーブルは、一部又は全長に圧力が印加されると、その部分の強誘電性高分子層２が歪む結果、強誘電性高分子層２の内側にある芯線（内部導体）１と強誘電性高分子層２の外側にある電極（外部導体）３との間に電圧が誘起されるので、この誘起電圧を利用してケーブル状の長距離にわたって圧力を検知できる。

また、圧電性ケーブルは、圧力の検出部分に強誘電材料を用いているので、圧力が印加された瞬間電圧を検出する。これによって、ある１点が加圧されている状態で、他の点を加圧しても圧力を検出することができる。なお、圧力の検出部分に感圧導電性ゴムを用いた場合、ある１か所に加圧箇所があると他の箇所での検出が困難となる。

また、圧電性ケーブルは、芯線１に対して強誘電材料を塗布するため、芯線１の形に沿ってその上に強誘電材料を配置することができる。

また、圧電性ケーブルは、強誘電材料に高分子材料を用いるとともに芯線１に導電性高分子や銀糸を用い屈曲性の高い圧電性ケーブルとなっていることで、フレキシブルな構造が実現できる。

１芯線
２強誘電性高分子層
３電極
４保護外皮
５、６コロナ放電用電極

Claims

導電性の芯線と、前記芯線の周りにある延伸処理を施していない状態で分極処理した強誘電性高分子層と、前記強誘電性高分子層の周りにある電極と、前記電極の周りにある保護外皮とを含む圧電性ケーブル。
前記強誘電性高分子が、ポリ乳酸、ポリ乳酸誘導体、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも１種以上を含む請求項１に記載の圧電性ケーブル。
導電性の芯線に強誘電性高分子を塗布し、前記芯線の周りに分極処理対象の強誘電性高分子層を形成する工程と、前記分極処理対象の強誘電性高分子層をコロナ放電処理により分極し、前記芯線の周りに延伸していない状態で分極された強誘電性高分子層を形成する工程と、前記強誘電性高分子層の周りに電極を形成する工程と、前記電極の周りに保護外皮を形成する工程とを含む圧電性ケーブルの製造方法。
前記強誘電性高分子が、ポリ乳酸、ポリ乳酸誘導体、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも１種以上を含む請求項３に記載の圧電性ケーブルの製造方法。