JP2019106395A - Piezoelectric element sheet and method of manufacturing the same - Google Patents

Piezoelectric element sheet and method of manufacturing the same Download PDF

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央隆 佐藤
米田 哲也
Tetsuya Yoneda
哲也 米田
雄太 元野
Yuta Motono
雄太 元野
渡辺 直樹
Naoki Watanabe
直樹 渡辺
泰央 市川
Yasuhisa Ichikawa
泰央 市川
康 油谷
Yasushi Yuya
康 油谷
大二郎 秋山
Daijiro Akiyama
大二郎 秋山
正章 能勢
Masaaki Nose
正章 能勢
佳郎 田實
Yoshiro Tanuki
佳郎 田實
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Abstract

To make it possible to provide a piezoelectric element that exhibits a high piezoelectric constant, holds a charged charge for a long time, and holds a high piezoelectricity.SOLUTION: The piezoelectric element sheet includes: a fiber layered structure composed of a woven or non-woven fabric of glass fibers and/or ceramic fibers; and a sandwich structure in which a surface and a back surface of the fiber layered structure are coated with a coating layer composed of at least one coating resin selected from an imide resin and a fluorine resin.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、高い電荷を保持してなる圧電素子シートおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a piezoelectric element sheet retaining high charge and a method of manufacturing the same.

圧電素子とは、圧電体に加えられた力を電圧に変換する、あるいは電圧を力に変換する、圧電効果を示す素子であり、アクチュエーター、センサーとしての利用の他、発振回路やフィルタ回路にも用いられている。   A piezoelectric element is an element that exhibits a piezoelectric effect that converts a force applied to a piezoelectric body into a voltage or converts a voltage into a force, and is used not only as an actuator and a sensor but also in an oscillation circuit and a filter circuit. It is used.

このような圧電体を構成する圧電材料として、従来、ペロブスカイト化合物などの圧電セラミックスが使用されていたが、近年では成形性に優れた多孔質系有機材料を用いた多孔質系有機圧電材料が検討されている。例えば、EMFIT社(フィンランド)が多孔質ポリプロピレン材料を用いた圧電素子シートを提供している。このシートは、独立した気孔がシート全体に均一に分布した構造を有している。   Conventionally, piezoelectric ceramics such as perovskite compounds have been used as piezoelectric materials constituting such piezoelectric bodies, but in recent years, porous organic piezoelectric materials using porous organic materials having excellent formability are examined It is done. For example, EMFIT (Finland) provides a piezoelectric element sheet using a porous polypropylene material. This sheet has a structure in which independent pores are uniformly distributed throughout the sheet.

また、このような有機系圧電材料として、さまざまな耐熱材料を基材としてこれを多孔化させることで、成形性に優れるとともに、耐熱性にも優れた圧電素子の開発が進められている。   Further, as such an organic piezoelectric material, development of a piezoelectric element which is excellent in moldability and excellent in heat resistance is promoted by making various heat resistant materials as a base material and making the material porous.

特許文献1〜7には、多孔質エレクトレット型素子が提案されている。特許文献1(特開2010−267906号公報)には、有機高分子発泡体を延伸して得られた有機高分子多孔質体に電荷注入した多孔質エレクトレットが開示されている。また、特許文献2(特開2010−089494号公報)には、2軸延伸樹脂フィルムからなるコア層と少なくとも片面の表面延伸フィルムからなる積層フィルムに高電圧放電処理したエレクトレット化フィルムが開示されている。特許文献3(特開2011−018897号公報)には、ミクロ層分離構造を利用し、相分離化剤抽出により作成した多孔質樹脂シートを帯電させた圧電素子用多孔質樹脂シートが開示されている。特許文献4(特開2012−164735号公報)には、多孔質フッ素樹脂フィルムと非多孔質フッ素樹脂薄膜の積層体を圧電処理した圧電素子が開示されている。特許文献5(特開2014−093313号公報)には、発泡オレフィン系樹脂と表面層からなる積層シートに電荷を注入したエレクトレットシートが開示されている。さらに、特許文献6(特開2016−072355号公報)には、多孔質基材(不織布または延伸フィルム)と表面層(フィルム状)からなり、内部帯電した空孔を有する圧電素子が開示されている。特許文献7(WO2014/069477)には、ガラス不織布層と表面PFA層を含む圧電積層体が開示されている。   The porous electret type element is proposed by patent documents 1-7. Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-267906) discloses a porous electret in which a charge is injected into an organic polymer porous body obtained by stretching an organic polymer foam. Further, Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-089494) discloses an electretized film subjected to high-voltage discharge treatment on a laminated film composed of a core layer composed of a biaxially stretched resin film and a surface stretched film at least on one side. There is. Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-018897) discloses a porous resin sheet for a piezoelectric element in which a porous resin sheet prepared by phase separation agent extraction is charged using a microlayer separation structure. There is. The piezoelectric element which carried out the piezoelectric process of the laminated body of the porous fluororesin film and the non-porous fluororesin thin film is indicated by patent document 4 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2012-164735). Patent Document 5 (Japanese Patent Laid-Open No. 2014-0931313) discloses an electret sheet in which a charge is injected into a laminated sheet consisting of a foamed olefin resin and a surface layer. Furthermore, Patent Document 6 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-072355) discloses a piezoelectric element comprising a porous base material (non-woven fabric or stretched film) and a surface layer (film-like) and having internally charged pores. There is. Patent Document 7 (WO2014 / 069477) discloses a piezoelectric laminate including a non-woven glass layer and a surface PFA layer.

また、特許文献8〜13には、無機材料と樹脂成分との複合材料圧電素子が提案されている。
たとえば、特許文献8(特開昭61−295678号公報)には、ポリテトラフルオロエチレン(PTFEと誘電体粉末の圧延フィルムを帯電させた圧電性フィルムが開示されている。特許文献9(特開2004−339008号公報)には、無機物質と熱可塑性樹脂からなる圧電素子形成用自立性多孔質シートが開示されている。特許文献10(特開2011−084735号公報)には、熱可塑性樹脂および無機粉末を含む延伸フィルムからなるエネルギー変換用フィルムが開示されている。特許文献11(特開2011−216661号公報)には、セラミックス粒子と樹脂と相分離化剤とから層分離構造を有する樹脂シートを作製したのち、相分離化剤抽出し、内部の気泡を帯電させることにより作成した圧電素子用多孔質シートが開示されている。特許文献12(特開2013−075945号公報)には、合成樹脂と中空シリカ粒子とからなる合成樹脂シートに電荷を注入して帯電させたエレクトレットシートが開示されている。また、特許文献13(WO2015/005420)には、有機不織布と無機フィラーとを含む圧電性シートが開示されている。
Patent Documents 8 to 13 propose composite material piezoelectric elements of an inorganic material and a resin component.
For example, Patent Document 8 (JP-A-61-295678) discloses a piezoelectric film in which a rolled film of polytetrafluoroethylene (PTFE and dielectric powder) is charged. 2004-339008) discloses a self-supporting porous sheet for forming a piezoelectric element comprising an inorganic substance and a thermoplastic resin Patent Document 10 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-084735) discloses a thermoplastic resin Patent Document 11 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-216661) discloses a film having a layer separation structure from ceramic particles, a resin, and a phase separation agent. After preparing a resin sheet, a phase separation agent is extracted, and a porous sheet for a piezoelectric element is prepared by charging the internal bubbles. Patent Document 12 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-075945) discloses an electret sheet in which charges are injected and charged in a synthetic resin sheet composed of a synthetic resin and hollow silica particles. Patent Document 13 (WO 2015/005420) discloses a piezoelectric sheet containing an organic non-woven fabric and an inorganic filler.

特開2010−267906号公報JP, 2010-267906, A 特開2010−089494号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-089494 特開2011−018897号公報JP, 2011-018897, A 特開2012−164735号公報JP 2012-164735 A 特開2014−093313号公報JP, 2014-093313, A 特開2016−072355号公報JP, 2016-072355, A WO2014/069477WO 2014/069477 特開昭61−295678号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-295678 特開2004−339008号公報JP 2004-339008 A 特開2011−084735号公報JP, 2011-084735, A 特開2011−216661号公報JP, 2011-216661, A 特開2013−075945号公報JP, 2013-075945, A WO2015/005420WO 2015/005420

これらの圧電材料は、長時間に亘る電荷保持性、および、高い圧電率保持性の点で改良の余地があった。   These piezoelectric materials have room for improvement in terms of charge retention over a long time and high piezoelectricity retention.

本発明は、高い圧電定数を有し、長時間に亘って帯電した電荷を保持し、高い圧電率を保持する圧電素子シートおよびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、例えば、以下の[1]〜[6]に関する。
[1]ガラス繊維および/またはセラミックス繊維からなる織布または不織布から構成される繊維層状構造体と、
該繊維層状構造体の表面および裏面が、イミド樹脂、フッ素樹脂から選ばれる少なくとも1種の樹脂からなる被覆層を有し、繊維層状構造体と被覆層によるサンドイッチ構造を有する圧電素子シート。
[2]繊維層状構造体が織布であることを特徴とする[1]に記載の圧電素子シート。
[3]圧電素子シート中の繊維層状構造体と被覆層との重量比が、構造体:被覆層で95:5〜5〜95の比率にあることを特徴とする[1]または[2]に記載の圧電素子シート。
[4]圧電素子シートの空隙率が、0.1〜70体積%であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載の圧電素子シート。
[5]ガラス繊維および/またはセラミックス繊維から構成される、織布または不織布からなる繊維層状構造体を、イミド樹脂、フッ素樹脂から選ばれる少なくとも1種の樹脂が溶解ないし分散した溶液中に浸漬するか、あるいは、前記溶液を表面および裏面に塗布して、被覆層を形成してシートを製造したのち、
該シートに、帯電処理を施すことを特徴とする圧電素子シートの製造方法。
[6]帯電処理が、コロナ放電処理であることを特徴とする[5]に記載の圧電素子シートの製造方法。
An object of the present invention is to provide a piezoelectric element sheet which has a high piezoelectric constant, holds a charged charge for a long time, and holds a high piezoelectricity, and a method of manufacturing the same.
The present invention relates to, for example, the following [1] to [6].
[1] A fiber layered structure composed of a woven or non-woven fabric made of glass fibers and / or ceramic fibers,
A piezoelectric element sheet having a cover layer made of at least one resin selected from imide resin and fluorine resin, and having a sandwich structure of a fiber layer structure and a cover layer on the front and back of the fiber layer structure.
[2] The piezoelectric element sheet according to [1], wherein the fiber layer structure is a woven fabric.
[3] The weight ratio of the fiber layer structure to the coating layer in the piezoelectric element sheet is in the ratio of 95: 5 to 5 to 95 in the structure: coating layer [1] or [2] Piezoelectric element sheet described in.
[4] The piezoelectric element sheet according to any one of [1] to [3], wherein the porosity of the piezoelectric element sheet is 0.1 to 70% by volume.
[5] A fiber layered structure composed of woven fabric or non-woven fabric composed of glass fiber and / or ceramic fiber is immersed in a solution in which at least one resin selected from imide resin and fluorocarbon resin is dissolved or dispersed. Alternatively, after applying the solution to the front and back surfaces to form a covering layer to produce a sheet,
A method of manufacturing a piezoelectric element sheet, comprising charging the sheet.
[6] The method of manufacturing a piezoelectric element sheet according to [5], wherein the charging process is a corona discharge process.

本発明によれば、高い圧電定数を有し、長時間に亘って帯電した電荷を保持し、高い圧電率を保持する圧電素子シートを提供することができる。具体的には、本発明は、絶縁性織布または不織布からなる繊維層状構造体をフッ素樹脂またはイミド樹脂でサンドイッチ構造となるように被覆しているので、被覆層によって、繊維層状構造体が閉じた空間となり、電荷が外部環境と電気的な接続が断たれた状態で保持されることで、その電荷の減衰が抑制され、高い圧電定数および高い圧電率の保持に有効に機能する。   According to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric element sheet which has a high piezoelectric constant, holds a charged charge for a long time, and holds a high piezoelectricity. Specifically, in the present invention, since the fiber layer structure made of insulating woven fabric or non-woven fabric is covered with a fluorocarbon resin or an imide resin so as to form a sandwich structure, the covering layer closes the fiber layer structure. By holding the charge in a state where the charge is disconnected from the external environment, the attenuation of the charge is suppressed, and the charge functions effectively to hold a high piezoelectric constant and a high piezoelectric coefficient.

本発明にかかる圧電素子シートの断面SEM写真を示す。The cross-sectional SEM photograph of the piezoelectric element sheet | seat concerning this invention is shown.

以下、本発明の圧電素子シートについてさらに詳細に説明する。
本発明の圧電素子シートは、絶縁性織布または不織布の繊維層状構造体を構成に含む。
[絶縁性織布または不織布]
絶縁性織布または不織布を構成する繊維としては、ガラス繊維、またはロックウール、炭素繊維、アルミナ繊維、ウォラストナイトやチタン酸カリウム繊維などのセラミックス繊維から構成される。なお炭素繊維は絶縁性のものが使用される。
織布を構成する糸は、モノフィラメント糸、マルチフィラメント糸、ステープル糸のいずれを用いても良い。織り方としても特に制限されず、平織り、綾織り、朱子織り、二十織り、筒織りなどが挙げられる。織構成としては、織組織、糸番手、糸密度に特に指定はない。
Hereinafter, the piezoelectric element sheet of the present invention will be described in more detail.
The piezoelectric element sheet of the present invention includes in the structure an insulating woven or non-woven fiber layered structure.
[Insulating woven or non-woven fabric]
The fibers constituting the insulating woven or non-woven fabric are composed of glass fibers or ceramic fibers such as rock wool, carbon fibers, alumina fibers, wollastonite and potassium titanate fibers. In addition, the carbon fiber uses an insulating thing.
The yarn constituting the woven fabric may be any of monofilament yarn, multifilament yarn and staple yarn. The weave is not particularly limited, and examples thereof include plain weave, twill weave, satin weave, twenty weave, and tubular weave. The woven structure is not particularly specified for the woven structure, yarn count, and yarn density.

不織布は、湿式抄紙方式、ウォーターパンチ方式、ケミカルボンド方式、サーマルボンド方式、スパンボンド方式、ニードルパンチ方式、ステッチボンド方式等の種々の製法を使用することができるが、耐熱性、機械的特性、耐溶剤性の点から、自己溶融繊維によるサーマルボンド方式やスパンボンド方式が好ましい。本発明では織布が好ましい。   Non-woven fabrics can be used in various manufacturing methods such as wet papermaking, water punching, chemical bonding, thermal bonding, spun bonding, needle punching and stitch bonding, but their heat resistance, mechanical properties, From the viewpoint of solvent resistance, a thermal bonding method or a spun bonding method using a self-melting fiber is preferable. In the present invention, a woven fabric is preferred.

絶縁性織布または不織布の目付は、20〜400g/m2であることが好ましく、厚みは、0.01〜0.5mmであることが好ましい。目付、厚みが上記下限未満では、機械的強度に劣るおそれがあり、上記上限を超えると、圧電素子シートの可とう性が不足するおそれがある。 The basis weight of the insulating woven or non-woven fabric is preferably 20 to 400 g / m 2 , and the thickness is preferably 0.01 to 0.5 mm. If the weight per unit area and the thickness are less than the above lower limits, mechanical strength may be poor. If the above upper limits are exceeded, the flexibility of the piezoelectric element sheet may be insufficient.

また、織布または不織布の空隙率は、1〜90体積%であることが好ましい。空隙率が上記下限未満では、圧電素子シートに帯電処理を施した際に圧電特性が不十分となるおそれがあり、上記上限を超えると、機械的強度に劣るおそれがある。   The porosity of the woven or non-woven fabric is preferably 1 to 90% by volume. If the porosity is less than the above lower limit, the piezoelectric properties may be insufficient when the piezoelectric element sheet is subjected to charging treatment, and if it exceeds the above upper limit, the mechanical strength may be inferior.

織布・不織布の空隙率は、厚みと目付および原料密度より、下記計算式にて求めた数値である。
空隙率(%)=〔1−(目付/(厚み/密度)〕×100
The void ratio of the woven fabric / non-woven fabric is a numerical value determined by the following equation based on the thickness, the fabric weight and the raw material density.
Void percentage (%) = [1- (Areal weight / (thickness / density))] × 100

帯電特性の観点から、絶縁性織布または不織布は、プラス帯電であっても、マイナス帯電いずれの帯電しやすいものであってもよい。また、後述するサンドイッチ構造を構成する被覆層との組み合わせで、帯電傾向の同一のものであっても、異なるものであってもよい。本発明では、絶縁性織布または不織布として、ガラス織布(ガラス繊維からなる織布)を用いることが、後述するサンドイッチ構造と組み合わせたときに、高い圧電定数を示し、高い圧電率を保持できるので好ましい。
上記織布または不織布からなる層状の構造体を繊維層状構造体と本明細書ではいい、繊維層状構造体は、単層であっても2以上の積層構造体であってもよい。
繊維層状構造体が織布であることが後述するサンドイッチ構造を構成しやすいため好ましい。
From the viewpoint of charging characteristics, the insulating woven or non-woven fabric may be either positively charged or easily negatively charged. In addition, in combination with a covering layer constituting a sandwich structure described later, the charging tendency may be the same or different. In the present invention, using a glass woven fabric (woven fabric made of glass fibers) as the insulating woven fabric or nonwoven fabric exhibits a high piezoelectric constant and can maintain a high piezoelectric coefficient when combined with a sandwich structure described later. So preferred.
The layered structure formed of the woven fabric or the non-woven fabric may be referred to as a fiber layered structure in the present specification, and the fiber layered structure may be a single layer or two or more layered structures.
It is preferable that the fiber layered structure is a woven fabric because it is easy to form a sandwich structure described later.

[サンドイッチ構造]
前記繊維層状構造体の表面および裏面が、フッ素樹脂、イミド樹脂から選ばれる少なくとも1種の被覆樹脂からなる被覆層で被覆され。その結果、繊維層状構造体とが2つの被覆層で挟まれたサンドイッチ構造を構成する。
なお、前記繊維層状構造体の表面および裏面(なお、実質的に表面も裏面も区別はない)で被覆される。また、構造体の側面(表面および裏面の端面)も樹脂で被覆されていることが望ましい。
[Sandwich structure]
The front surface and the back surface of the fiber layered structure are coated with a coating layer made of at least one coating resin selected from fluorocarbon resin and imide resin. As a result, the fiber layered structure constitutes a sandwich structure sandwiched by two covering layers.
In addition, it is covered with the surface and the back of the above-mentioned fiber layered structure (still, neither the surface nor the back distinguishes substantially). In addition, it is desirable that the side surfaces of the structure (end surfaces of the front and back surfaces) are also coated with a resin.

フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン重合体〔PTFE〕、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体〔PFA〕、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体〔FEP〕、ポリクロロトリフルオロエチレン〔PCTFE〕、テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体〔ETFE〕、ポリビニリデンフルオライド〔PVDF〕、ポリビニルフルオライド〔PVF〕、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとビニリデンフルオライドとの共重合体〔THV〕等が挙げられる。イミド樹脂としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ビスマレイミド等のイミド樹脂などが挙げられる。
帯電特性の観点から、被覆樹脂はマイナスに帯電しやすいものであっても、プラスに帯電しやすいものであってもよいが、ガラス織布または不織布と組み合わせる場合、ガラス繊維よりも帯電列がマイナス側に位置するフッ素樹脂等の材料等が好ましく使用される。
As a fluorine resin, a polytetrafluoroethylene polymer [PTFE], a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether [PFA], a copolymer of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene [FEP], polychlorotrifluoro Ethylene [PCTFE], copolymer of tetrafluoroethylene and ethylene [ETFE], polyvinylidene fluoride [PVDF], polyvinyl fluoride [PVF], copolymer of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene and vinylidene fluoride [ THV] and the like. Examples of the imide resin include imide resins such as polyimide, polyamide imide, polyether imide, and bismaleimide.
From the viewpoint of charging characteristics, the coating resin may be one that tends to be negatively charged or one that is likely to be positively charged, but when combined with a glass woven fabric or non-woven fabric, the charge train is more negative than glass fibers. Materials such as fluorocarbon resin located on the side are preferably used.

また、前記被覆樹脂は、耐熱特性の観点から、溶融温度が高く、熱分解開始温度が高い樹脂であることが好ましく、例えばフッ素樹脂、イミド樹脂であることが好ましく、前記したガラス織布と組み合わせるには、フッ素樹脂、特にPTFEが好ましい。このようなフッ素樹脂やイミド樹脂を用いると、得られる圧電素子シートが耐熱性および耐候性に優れ、特に70℃以上の高温における圧電特性の経時安定性に優れるためより好ましい。   The coating resin is preferably a resin having a high melting temperature and a high thermal decomposition initiation temperature from the viewpoint of heat resistance properties, for example, a fluorine resin or an imide resin, and is preferably combined with the glass woven fabric described above Are preferably fluorocarbon resins, particularly PTFE. Use of such a fluorine resin or imide resin is more preferable because the obtained piezoelectric element sheet is excellent in heat resistance and weather resistance, and particularly excellent in temporal stability of piezoelectric characteristics at high temperatures of 70 ° C. or higher.

[圧電素子シート]
本発明の圧電素子シートは、絶縁性織布または不織布からなる繊維層状構造体の表面および裏面に、被覆樹脂からなる被覆層を有する。このため、繊維層状構造体は、被覆樹脂からなる被覆層内の閉じた空間に織布・不織布が存在する。これよって、高い圧電性能を保持できる。また表裏面の側面(端面)も被覆層で被覆されていることが望ましい。
被覆層を構成する被覆樹脂は、織布、不織布の表面にのみ存在し、内部まで被覆樹脂が及んでいない。したがって実質的には、繊維層状構造体内部に存在していない。
Piezoelectric element sheet
The piezoelectric element sheet of the present invention has a coating layer made of a coating resin on the front and back surfaces of a fiber layered structure made of an insulating woven or non-woven fabric. For this reason, in the fiber layered structure, woven fabric and non-woven fabric exist in the closed space in the coating layer made of the coating resin. Thus, high piezoelectric performance can be maintained. In addition, it is desirable that the side surfaces (end surfaces) of the front and back surfaces are also covered with a covering layer.
The coating resin constituting the coating layer is present only on the surface of the woven fabric and the non-woven fabric, and the coating resin does not extend to the inside. Therefore, it is not present inside the fiber layered structure substantially.

本発明にかかる圧電シートの一実施例の断面SEM写真を図1に示す。図1では織布が使用されている。その断面は繊維層状構造体を構成する繊維の束と、構造体表面および裏面の被覆層からなる。なお、断面にみられる糸状のものは、断面作成のために、引き伸ばされた被覆層中の被覆樹脂に由来する。被覆層を構成する被覆樹脂は、実質的には繊維層状構造体内部に浸入していないことが図1に示されている。   A cross-sectional SEM photograph of one example of the piezoelectric sheet according to the present invention is shown in FIG. A woven fabric is used in FIG. The cross section is composed of a bundle of fibers constituting the fiber layered structure, and a coating layer on the front and back of the structure. In addition, the thread-like thing seen in a cross section originates in the coating resin in the extended coating layer for cross-sectional preparation. It is shown in FIG. 1 that the coating resin constituting the coating layer does not substantially infiltrate into the fiber layered structure.

織布表面には、繊維束からなる糸が所定の織り方で織られているため、山部と谷部を有するが、被覆層は、一例として谷部では厚く山部では薄く、繊維層状構造体全体を覆うように形成される。また被覆層は、シート状に繊維束に由来する、山部および谷部の凹凸に追従するように、繊維層状構造体の表面ないし裏面を全面被覆するものであっても、繊維束の山部の上のみを被覆するようして被覆層が形成されていてもよい。さらに、被覆層は、山部の上にのみ形成されていてもよい。繊維層状構造体の空隙は、圧電シートとしても空隙として保持される。   On the woven fabric surface, since the yarn consisting of fiber bundles is woven in a predetermined weave, it has a peak and a valley, but the cover layer is thick in the valley, for example, thin in the peak, and has a fiber layer structure It is formed to cover the entire body. In addition, the covering layer covers the entire surface or the back of the fiber layered structure so as to follow the unevenness of the peaks and valleys derived from the fiber bundle in a sheet shape, the peak of the fiber bundle The coating layer may be formed so as to cover only the upper side. Furthermore, the covering layer may be formed only on the ridges. The voids of the fiber layered structure are held as voids also as a piezoelectric sheet.

このように、繊維層状構造体とその表面および裏面を被覆層で被覆するサンドイッチ構造とすることで、導入された電荷が繊維層状構造体の空隙および織布・不織布と被覆層との材料界面などに保持されて、圧電素子シートして機能する。特にガラス織布と、フッ素樹脂の被覆層とを組み合わせることで、優れた圧電特性を発揮し、フッ素樹脂としてPTFEを組み合わせることで、高い圧電定数および高い圧電率保持性を有する圧電素子シートを得ることができる。   Thus, by forming a sandwich structure in which the fiber layered structure and its surface and back surface are covered with the covering layer, the introduced charge is caused by the voids of the fiber layered structure and the material interface between the woven fabric / nonwoven fabric and the covering layer, etc. And function as a piezoelectric element sheet. In particular, by combining a glass woven fabric and a coating layer of a fluorine resin, excellent piezoelectric properties are exhibited, and by combining PTFE as a fluorine resin, a piezoelectric element sheet having a high piezoelectric constant and high piezoelectricity retention is obtained. be able to.

圧電素子シート中の繊維層状構造体と被覆層との重量比は、繊維層状構造体:被覆層重量比で95:5〜5:95の比率にあることが好ましく、さらに、80:20〜30:70の比率にあることがより好ましく、70:30〜40:60の比率にあることが特に好ましい。この範囲にあると、圧電素子シート中の電荷を保持しうる空隙および材料界面が増加することで圧電定数を高くすることができ、また圧電素子シートに帯電された電荷の減衰が抑制され、圧電率の保持率を高くすることができる。   The weight ratio of the fiber layer structure to the covering layer in the piezoelectric element sheet is preferably in a ratio of 95: 5 to 5:95 in weight ratio of fiber layer structure to covering layer, and further 80:20 to 30. The ratio of 70:70 is more preferable, and the ratio of 70:30 to 40:60 is particularly preferable. Within this range, the piezoelectric constant can be increased by increasing the number of voids and material interfaces in the piezoelectric element sheet capable of retaining electric charges, and the attenuation of the charges charged in the piezoelectric element sheet is suppressed, and piezoelectric The rate of retention can be increased.

圧電素子シートの厚さは、特に制限されないが、例えば5μm〜0.5mmであり、好ましくは10μm〜200μmである。
本発明の圧電素子シートの圧電定数|d33|は、通常10〜2000pC/Nの範囲であり、好ましくは100〜2000pC/Nである。圧電定数|d33|が小さいと、性能が低いため産業的価値が低いものとなる。一方|d33|が前記範囲を超えることは到達することが困難である。
The thickness of the piezoelectric element sheet is not particularly limited, and is, for example, 5 μm to 0.5 mm, and preferably 10 μm to 200 μm.
The piezoelectric constant | d33 | of the piezoelectric element sheet of the present invention is usually in the range of 10 to 2000 pC / N, preferably 100 to 2000 pC / N. When the piezoelectric constant | d33 | is small, the industrial value is low because the performance is low. On the other hand, it is difficult to reach when | d33 | exceeds the above range.

なお、圧電定数|d33|は、サンプルに厚み方向の伸縮が生じるように応力(単位:N)を与え、その時に発生するサンプルの電荷(単位:pC)を測定し、発生した電荷と与えた応力の比から求めることができる。
圧電定数|d33|のより具体的な測定方法として、特開2011-84735号公報に記載の測定方法を例示することができる。
The piezoelectric constant | d33 | applies a stress (unit: N) so that expansion and contraction in the thickness direction occur in the sample, measures the charge (unit: pC) of the sample generated at that time, and gives the generated charge It can be determined from the stress ratio.
As a more specific measurement method of the piezoelectric constant | d33 |, a measurement method described in JP-A-2011-84735 can be exemplified.

まず圧電素子シートの両面に電極として導電層を設けたサンプルを作製し、この片面の電極を接地電極とし、もう片面の電極を電荷増幅器に接続する。次いで圧電定数測定装置の加振器上に同サンプルを乗せ、同サンプル上には加速度センサーを取り付けた錘を乗せる。次いで加振器を振動させると同サンプルは錘によって厚み方向に動的応力が与えられる。この時の動的応力は加速度センサーから測定される加振器の加速度と、錘の重量の積から求めることができる。そして応力によって発生した電荷は、電荷増幅器を介して出力し、オシロスコープを用いて観測することで求めることができる。   First, a sample in which conductive layers are provided as electrodes on both sides of a piezoelectric element sheet is prepared, the electrode on one side is used as a ground electrode, and the electrode on the other side is connected to a charge amplifier. Next, the sample is placed on the vibrator of the piezoelectric constant measurement device, and a weight attached with an acceleration sensor is placed on the sample. Subsequently, the sample is vibrated by the weight and the dynamic stress is applied in the thickness direction. The dynamic stress at this time can be obtained from the product of the acceleration of the vibrator measured from the acceleration sensor and the weight of the weight. The charge generated by the stress is output through the charge amplifier and can be obtained by observation using an oscilloscope.

本発明の圧電素子シートは、シート内部に微細な空隙を有するものであり、空隙率が、0.1〜70体積%であることが好ましく、1〜60体積%であることがより好ましく、2〜50体積%であることが特に好ましい。圧電素子シートの空隙率が少ないと電荷の蓄積容量が低く、電荷注入したときの性能が劣るものとなる場合がある。一方、空隙は多すぎても、空隙が連通し易い傾向があり、連通した空隙を介した電荷の流出が起こりやすく、電荷を注入しても経時による性能低下が起こりやすい。また圧電素子シートの弾性率が極端に劣るものとなり、厚み方向の復元性が低下し、耐久性に劣るものとなる場合がある。   The piezoelectric element sheet of the present invention has fine voids inside the sheet, and the porosity is preferably 0.1 to 70% by volume, more preferably 1 to 60% by volume, 2 It is particularly preferable that it is 50% by volume. When the porosity of the piezoelectric element sheet is small, the charge storage capacity may be low, and the performance upon charge injection may be inferior. On the other hand, even if there are too many voids, the voids tend to be in communication with each other, the charge is likely to flow out through the communicated voids, and even if the charge is injected, the performance is likely to deteriorate with time. In addition, the elastic modulus of the piezoelectric element sheet may be extremely poor, the restorability in the thickness direction may be reduced, and the durability may be poor.

圧電素子シートの空隙率は、被覆樹脂および織布・不織布を構成するガラス繊維および/またはセラミックス繊維の重量比および試験片の重量実測値から空隙がないものとして算出された体積と寸法実測により算出された体積との差により測定される。
空隙率(%)=(1−(理論体積/実測体積))×100
The porosity of the piezoelectric element sheet is calculated by measuring the volume and dimension calculated from the weight ratio of the coating resin and the glass fiber and / or ceramic fiber constituting the woven fabric / nonwoven fabric and the weight measurement value of the test piece as void free. It is measured by the difference between the volume and the volume.
Void ratio (%) = (1− (theoretical volume / measured volume)) × 100

(圧電素子シートの製造方法)
本発明の製造方法では、ガラス繊維および/またはセラミックス繊維から構成される、織布または不織布からなる繊維層状構造体を、イミド樹脂、フッ素樹脂から選ばれる少なくとも1種の樹脂が溶解ないし分散した溶液中に浸漬するか、あるいは、前記溶液を表面および裏面に塗布して、被覆層を形成してシートを製造したのち、
該シートに、帯電処理を施す。
(Method of manufacturing piezoelectric element sheet)
In the production method of the present invention, a solution in which at least one resin selected from imide resin and fluorine resin is dissolved or dispersed is a fiber layered structure made of woven fabric or non-woven fabric composed of glass fiber and / or ceramic fiber. Or after applying the solution to the front and back surfaces to form a covering layer to produce a sheet,
The sheet is charged.

まず、絶縁性織布または不織布から構成される繊維層状構造体を、被覆樹脂が溶解ないし分散した溶液中に浸漬するか、あるいは、前記溶液を表面および裏面に塗布して、被覆層を形成したのち、得られたシートに、帯電処理を施して電荷を注入する。   First, a fiber layer structure composed of an insulating woven fabric or non-woven fabric is dipped in a solution in which a coating resin is dissolved or dispersed, or the solution is applied to the front and back surfaces to form a coating layer. Thereafter, the obtained sheet is subjected to a charging process to inject charges.

被覆層形成工程
本発明にかかる圧電素子シートの製造方法では、絶縁性織布または不織布から構成される繊維層状構造体表面および裏面に、被覆層を形成する。
被覆層を形成する際に、前記した樹脂が、溶媒に溶解したもの、あるいは、粒子状の樹脂を分散媒に分散させた塗布液が使用される。溶媒または分散媒としては、特に制限されず、水、アルコール類、ケトン類などが使用できるが、本発明では、水やアルコール類を使用することが、ハンドリングなどの点で好ましい。
Step of Forming a Coating Layer In the method of manufacturing a piezoelectric element sheet according to the present invention, a coating layer is formed on the surface and the back surface of a fiber-layered structure composed of an insulating woven or non-woven fabric.
In forming the covering layer, a coating solution in which the above-described resin is dissolved in a solvent or in which a particulate resin is dispersed in a dispersion medium is used. The solvent or dispersion medium is not particularly limited, and water, alcohols, ketones and the like can be used, but in the present invention, the use of water and alcohols is preferable in terms of handling and the like.

被覆層形成方法としては、絶縁性織布または不織布から構成される繊維層状構造体に塗布液を滴下する方法、絶縁性織布または不織布から構成される繊維層状構造体に塗布液を塗布する方法および、絶縁性織布または不織布から構成される繊維層状構造体を塗布液に溶液に浸漬させる方法などが挙げられる。塗布方法としては、スプレー吹き付け法、フローコーティング法、ロールコート法、刷毛塗り法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、スクリーン印刷法、キャスティング法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法などが挙げられる。   As a method for forming a coating layer, a method of dropping a coating solution on a fiber layer structure composed of an insulating woven fabric or non-woven fabric, a method of applying a coating solution on a fiber layer structure composed of an insulating woven fabric or non-woven fabric And the method of making the solution immerse a fiber layer structure comprised from an insulating woven fabric or a nonwoven fabric in a solution etc. is mentioned. The coating method may, for example, be a spray spraying method, a flow coating method, a roll coating method, a brush coating method, a dip coating method, a spin coating method, a screen printing method, a casting method, a gravure printing method or a flexographic printing method.

被覆層形成後、溶媒(分散媒も含む)を乾燥などにより除去したのち、焼成や加熱処理を行ってもよい。なお被覆層形成工程は、複数回行ってよく、逐次、焼成・加熱処理を行ってもよいが、被覆層形成・乾燥を繰り返し行い所望の膜厚になったときに、焼成・加熱処理を行ってもよい。圧電素子シート内部に保持された電荷と外部環境との電気的な接続を断つ観点からは、少なくともシートの表面に被覆層が隙間なく形成されるまで処理してもよい。   After the formation of the covering layer, the solvent (including the dispersion medium) may be removed by drying or the like, and then baking or heat treatment may be performed. The covering layer forming step may be performed a plurality of times, and although baking and heat treatment may be performed successively, forming and drying of the covering layer is repeated and baking and heat treatment are performed when the desired film thickness is obtained. May be From the viewpoint of breaking the electrical connection between the electric charge held inside the piezoelectric element sheet and the external environment, at least the surface of the sheet may be treated until the covering layer is formed without a gap.

焼成・加熱処理は、被覆樹脂の種類に応じて適宜選択され、例えば溶媒または分散媒の沸点以上の温度および/または融点(軟化点)ないしガラス転移温度以上の温度で行われる。
また、別途作製した前記樹脂からなる被覆用フィルムを織布または不織布に張り付けてもよい。
The calcination and heat treatment are appropriately selected according to the type of the coating resin, and are performed, for example, at a temperature above the boiling point of the solvent or dispersion medium and / or at a temperature above the melting point (softening point) to the glass transition temperature.
In addition, a coating film made of the above-described resin separately prepared may be attached to a woven or non-woven fabric.

帯電処理
得られた繊維層状構造体に被覆層が形成されたシート(以後、単にシートという)に材料の帯電列に応じて帯電処理を施す。これにより、圧電素子シート内部に電荷が注入される。帯電処理方法としては、特に限定されず、例えば、
(1)シートを一対の平板電極で挟持し、一方の平板電極をアースすると共に他方の平板電極を高圧直流電源に接続して、シートに直流又はパルス状の高電圧を印加してシート中に電荷を注入してシートを帯電させる方法、
(2)電子線、X線などの電離性放射線や紫外線をシートに照射して、絶縁性織布または不織布および被覆層に囲まれた空隙中の空気分子をイオン化することによってシートを帯電させる方法、
(3)シートの一面にアースされた平板電極を密着状態に重ね合わせ、シートの他面側に所定間隔を存して直流の高圧電源に電気的に接続された針状電極又はワイヤー電極を配設し、針状電極の先端又はワイヤー電極の表面近傍への電界集中によりコロナ放電を発生させ、絶縁性織布または不織布および被覆層に囲まれた空気分子をイオン化させて、針状電極又はワイヤー電極の極性により発生した空気イオンを反発させて圧電素子シートを帯電させる方法などが挙げられる。
Charging Processing The sheet (hereinafter simply referred to as a sheet) in which the covering layer is formed on the fiber layer structure obtained by the charging processing is subjected to the charging processing according to the charging series of the material. As a result, charge is injected into the piezoelectric element sheet. The charge treatment method is not particularly limited.
(1) The sheet is held between a pair of flat plate electrodes, one flat plate electrode is grounded, and the other flat plate electrode is connected to a high voltage DC power supply to apply direct current or pulse high voltage to the sheet. Method of injecting a charge and charging the sheet,
(2) Method of charging the sheet by irradiating the sheet with ionizing radiation such as electron beam, X-ray or ultraviolet rays to ionize air molecules in the space surrounded by the insulating woven fabric or nonwoven fabric and the covering layer ,
(3) The flat plate electrode grounded on one side of the sheet is stacked in close contact, and a needle electrode or a wire electrode electrically connected to a DC high voltage power supply at a predetermined interval on the other side of the sheet The corona discharge is generated by concentration of the electric field near the tip of the needle electrode or the surface of the wire electrode to ionize the air molecules surrounded by the insulating woven fabric or the non-woven fabric and the covering layer to form the needle electrode or wire. There is a method of repelling air ions generated due to the polarity of the electrode to charge the piezoelectric element sheet.

上記方法の中で圧電素子シートへの処理が容易で可効率的に行うという点、上記(2)、(3)の方法が好ましく、上記(3)のコロナ放電をする方法がより好ましい。
上記(1)、(3)の方法において、シートに印加する電圧の絶対値は、小さいと、シートに十分に電荷を注入することができず、高い圧電特性を有する圧電素子シートを得ることができないことがあり、大きいと、アーク放電してしまい、却って、シートに十分に電荷を注入することができず、高い圧電特性を有する圧電素子シートを得ることができないことがあるので、3〜100kVが好ましく、5〜50kVより好ましい。
Among the above methods, the methods (2) and (3) are preferable, and the method (3) of corona discharge is more preferable, in that the processing to the piezoelectric element sheet is easily performed efficiently.
In the methods (1) and (3), when the absolute value of the voltage applied to the sheet is small, electric charges can not be sufficiently injected into the sheet, and a piezoelectric element sheet having high piezoelectric characteristics can be obtained. If it is too large, arc discharge occurs, and on the contrary, the sheet can not sufficiently inject charges into the sheet, and a piezoelectric element sheet having high piezoelectric characteristics may not be obtained. Is preferred, and more preferably 5 to 50 kV.

上記(2)の方法において、シートに照射する電離性放射線の加速電圧の絶対値は、小さいと、空気中の分子を十分に電離することができず、圧電素子シートに十分な電荷を注入することができず、圧電特性の高い圧電素子シートを得ることができないことがあり、大きいと、電離性放射線が空気を透過するので、空気中の分子を電離させることができないことがあるので、5〜15kVが好ましい。   In the method (2), when the absolute value of the accelerating voltage of the ionizing radiation to be applied to the sheet is small, the molecules in the air can not be sufficiently ionized, and a sufficient charge is injected to the piezoelectric element sheet In some cases, it is impossible to obtain a piezoelectric element sheet with high piezoelectric characteristics, and if it is large, ionizing radiation transmits air, so that it may not be possible to ionize molecules in the air. -15 kV is preferred.

帯電処理は、シート中に過剰に電荷を注入する場合があり、この場合は処理後の圧電素子シートから放電現象が起こり、後のプロセスで不都合を来す場合がある。そのため圧電素子シートは帯電処理後に、余剰電荷の除電処理を行うことも可能である。除電処理を行うことにより帯電処理により過剰に与えられた電荷を除去して放電現象の防止が可能となる。係る除電処理としては、電圧印加式除電器(イオナイザ)や自己放電式除電器など公知の手法や、加熱処理(アニール)による手法を用いることができる。これら一般的な除電器は表面の電荷の除去はできるが、圧電素子シート内部、特に空隙内に蓄積した電荷まで除去することはないと考えられる。したがって除電処理により圧電素子シートの性能が大きく低下するような影響は与えないと考えられる。   In the charging process, excessive charge may be injected into the sheet, and in this case, a discharge phenomenon may occur from the piezoelectric element sheet after the process, which may cause inconvenience in the later process. Therefore, the piezoelectric element sheet can also be subjected to charge removal processing of excess charge after charge processing. By performing the charge removal process, it is possible to remove the charge excessively given by the charge process and to prevent the discharge phenomenon. As the static elimination treatment, a known method such as a voltage application type static elimination (ionizer) or a self-discharge type static elimination, or a method using heat treatment (annealing) can be used. Although these general static eliminators can remove the charge on the surface, it is considered that they do not remove the charge accumulated inside the piezoelectric element sheet, particularly in the air gap. Therefore, it is considered that there is no influence that the performance of the piezoelectric element sheet is greatly reduced by the static elimination treatment.

帯電処理は、被覆樹脂のガラス転移点温度以上から結晶部の融点以下の温度で行うことが望ましい。ガラス転移点以上であれば被覆樹脂の非晶質部分の分子運動が活発であり、与えられた電荷に適した分子配列をなすため、効率が良い帯電処理が可能である。一方、融点を超えてしまうと被覆樹脂がその構造を維持できなくなってしまうため、本発明の所期の性能を得られないことがある。   The charging treatment is preferably performed at a temperature not lower than the glass transition temperature of the coating resin and not higher than the melting point of the crystal part. If the temperature is higher than the glass transition point, the molecular motion of the amorphous part of the coating resin is active, and molecular arrangement suitable for the given charge is made, so that efficient charge processing is possible. On the other hand, if the melting point is exceeded, the coating resin can not maintain its structure, so the desired performance of the present invention may not be obtained.

注入された電荷は、ガラス繊維またはセラミック繊維と被覆樹脂とに囲まれた空隙や、前記繊維と被覆樹脂との界面に保持されると考えられる。得られた圧電素子シートは、シート厚さ方向に圧縮荷重を印加することによって、シート表裏面を通して電荷を取り出すことが可能となる。すなわち、外部負荷(電気回路)に対して電荷移動が生じて起電力が得られる。   The injected charge is considered to be held in the void surrounded by the glass fiber or ceramic fiber and the coating resin, or at the interface between the fiber and the coating resin. By applying a compressive load in the sheet thickness direction, the obtained piezoelectric element sheet can extract electric charge through the front and back surfaces of the sheet. That is, charge transfer occurs to an external load (electric circuit) to obtain an electromotive force.

本発明の圧電素子シートは、高い圧電定数を示し、電荷保持性に優れ、電荷保持量が高いため、圧電(エレクトレット)素子として各種用途に用いることができる。特に、振動や微小応力による機械的エネルギーに対しても電荷応答を生じ電気的エネルギーへと変換できるため、アクチュエーター、センシング用材料、発電用材料として好ましく用いることができる。   The piezoelectric element sheet of the present invention exhibits a high piezoelectric constant, is excellent in charge retention property, and has a high charge retention amount, and thus can be used in various applications as a piezoelectric (electret) element. In particular, it can be used as an actuator, a sensing material, and a power generation material because it can respond to mechanical energy due to vibration or micro stress and can convert it to electrical energy.

本発明の圧電素子シートは、微小な応力においても電荷応答を生じるため、さらに、繊維層状構造体を構成する絶縁性織布または不織布、および圧電素子シートの構造を制御することにより応力に対する表面電荷応答性を調節することができるため、自動車、屋外、工場内でも利用可能なアクチュエーター、振動体、圧力センサー、振動力センサー、押圧センサー等のセンシング用材料、押圧や振動によって生じた起電力を電源として利用する発電用材料として利用することができる。また、前記起電力を蓄電機構に蓄電して利用する方法も挙げられる。   Since the piezoelectric element sheet of the present invention generates a charge response even under a micro stress, the surface charge for the stress is further controlled by controlling the structure of the insulating woven or non-woven fabric constituting the fiber layer structure and the piezoelectric element sheet. Since responsiveness can be adjusted, sensing materials such as actuators, vibrators, pressure sensors, vibration force sensors, pressure sensors, etc. that can be used in automobiles, outdoors, and in factories, and electromotive force generated by pressure or vibration are supplied as power. It can be used as a power generation material to be used as There is also a method in which the electromotive force is stored in a storage mechanism and used.

また、本発明の圧電素子シートは、耐熱性、耐湿性、耐候性を有するため、PVDF等からなる従来の圧電材料では使用することができなかった高温・高湿環境下、屋外等においても使用することが可能である。   In addition, since the piezoelectric element sheet of the present invention has heat resistance, moisture resistance, and weather resistance, it can be used in high temperature and high humidity environments which can not be used with conventional piezoelectric materials made of PVDF or the like, outdoors, etc. It is possible.

次に、本発明について実施例を示してさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will next be described in more detail by way of examples, which should not be construed as limiting the invention thereto.

[製造例]
単繊維径が5〜8μmのガラス繊維を束ねることで繊維束を形成し、得られた繊維束を平織することでガラス織布を作成した。
このガラス織布を、PTFEの微粒子を水に分散させた分散液に、表面および裏面を浸漬させてガラス織布の表面および裏面にPTFE樹脂からなる被覆層を形成したシートを作製した(実施例1)。
[Production example]
A fiber bundle was formed by bundling glass fibers having a single fiber diameter of 5 to 8 μm, and the obtained fiber bundle was plain-woven to prepare a glass woven fabric.
This glass woven fabric was immersed in a dispersion in which fine particles of PTFE were dispersed in water, and the front and back surfaces were immersed to produce a sheet in which a coating layer made of PTFE resin was formed on the front and back surfaces of the glass woven fabric (Example 1).

同じガラス織布について、表面および裏面に厚さ25μmのPFAフィルムを熱圧着させて、ガラス織布の表面および裏面にPFAフィルムを熱圧着して、PFA樹脂からなる被覆層を形成したシートを作製した(実施例3)。   A 25 μm thick PFA film is thermocompression bonded to the front and back of the same woven glass fabric, and the PFA film is thermocompression bonded to the front and back of the woven glass to form a sheet having a covering layer of PFA resin. Example 3).

一方、同じガラス織布の片面のみを浸漬させてPTFE樹脂からなる被覆層を形成した(比較例1〜4)。なお浸漬回数を、0〜3回とした。
このときPTFE含有比率は、各シートより試験片を切り出し、窒素雰囲気下にて400℃30分間加熱した前後の重量変化より、ガラス重量およびPTFE重量を算出することで求めた。また空隙率は、上記算出されたPTFEおよびガラスの重量比および試験片の重量実測値から空隙がないものとして算出された試験片の理論体積と、同試験片の寸法実測により算出された体積との差から次式により算出した。
空隙率(体積%)=(1−(理論体積/実測体積))×100
また、同じガラス織布の片面のみにPFAフィルムを熱圧着して、PFA樹脂からなる被覆層を形成したシートを作製した(比較例5)。
On the other hand, only one side of the same glass woven fabric was dipped to form a coating layer made of PTFE resin (Comparative Examples 1 to 4). In addition, the frequency | count of immersion was 0 to 3 times.
At this time, the PTFE content ratio was determined by calculating the glass weight and the PTFE weight from weight changes before and after the test piece was cut out of each sheet and heated at 400 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. In addition, the void ratio is the theoretical volume of the test specimen calculated as void-free from the weight ratio of PTFE and glass calculated above and the actual weight value of the test specimen, and the volume calculated by the dimension measurement of the same test specimen It calculated from following equation the difference of
Porosity (volume%) = (1− (theoretical volume / measured volume)) × 100
Moreover, the PFA film was thermocompression-bonded only to the single side | surface of the same glass woven fabric, and the sheet | seat which formed the coating layer which consists of PFA resin was produced (comparative example 5).

[実施例]
前記シートを、春日電機(株)製のコロナ放電装置を用いて、電極間距離25cm、電極間電圧−15kV、電流5mAで90秒間コロナ放電による帯電処理を行い、100℃で24時間アニール後、シートの両面に、アルミ箔からなる矩形電極(三菱アルミ(株)製の「FOIL」、11μm)を設けて、評価用サンプルを作製した。なお、実施例2は、実施例1と同じシートを使用し、+15kVでも帯電処理を行った以外は同じ手順で評価用サンプル作製した。
[Example]
The sheet was charged by corona discharge for 90 seconds at an electrode distance of -15 kV, an inter-electrode voltage of -15 kV, and a current of 5 mA using a corona discharge device manufactured by Kasuga Electric Co., Ltd., and annealed at 100 ° C for 24 hours. A rectangular electrode ("FOIL" manufactured by Mitsubishi Aluminum Co., Ltd., 11 μm) made of aluminum foil was provided on both sides of the sheet to prepare a sample for evaluation. In Example 2, the same sheet as in Example 1 was used, and a sample for evaluation was prepared according to the same procedure except that charging was performed even at +15 kV.

<圧電定数の測定>
評価用サンプルの厚さ方向に一定の交流加速度α(周波数:90〜300Hz、大きさ:2〜10m/s2)を与え、その時の応答電荷を測定し、圧電定数|d33|(pC/N)を測定した。
結果を表1〜4に示す。なお、得られたデータはすべてn=8の平均値である。
<Measurement of piezoelectric constant>
A constant AC acceleration α (frequency: 90 to 300 Hz, size: 2 to 10 m / s 2 ) is given in the thickness direction of the sample for evaluation, the response charge at that time is measured, and the piezoelectric constant | d33 | Was measured.
The results are shown in Tables 1 to 4. In addition, all the obtained data are average values of n = 8.

Claims (6)

ガラス繊維および/またはセラミックス繊維からなる織布または不織布から構成される繊維層状構造体と、
該繊維層状構造体の表面および裏面が、イミド樹脂、フッ素樹脂から選ばれる少なくとも1種の被覆樹脂からなる被覆層で被覆されたサンドイッチ構造を有する圧電素子シート。
A fiber layered structure composed of a woven or non-woven fabric of glass fibers and / or ceramic fibers;
A piezoelectric element sheet having a sandwich structure in which the surface and the back surface of the fiber layered structure are coated with a coating layer composed of at least one coating resin selected from imide resin and fluorine resin.
繊維層状構造体が織布であることを特徴とする請求項1に記載の圧電素子シート。   The piezoelectric element sheet according to claim 1, wherein the fiber layer structure is a woven fabric. 圧電素子シート中の繊維層状構造体と被覆層との重量比が、構造体:被覆層重量比で95:5〜5〜95の比率にあることを特徴とする請求項1または2に記載の圧電素子シート。   The weight ratio of the fiber layer structure to the covering layer in the piezoelectric element sheet is in the ratio of 95: 5 to 5 to 95 in the structure: covering layer weight ratio. Piezoelectric element sheet. 圧電素子シートの空隙率が、0.1〜70体積%であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の圧電素子シート。   The porosity of a piezoelectric element sheet | seat is 0.1-70 volume%, The piezoelectric element sheet in any one of the Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. ガラス繊維および/またはセラミックス繊維からなる織布または不織布から構成される繊維層状構造体を、イミド樹脂、フッ素樹脂から選ばれる少なくとも1種の樹脂が溶解ないし分散した溶液中に浸漬するか、あるいは、溶液を表面および裏面に塗布して、被覆層を形成したのち、
得られたシートに、帯電処理を施すことを特徴とする圧電素子シートの製造方法。
Immersing in a solution in which at least one resin selected from imide resin and fluorine resin is dissolved or dispersed, or a fiber layered structure composed of a woven or non-woven fabric made of glass fiber and / or ceramic fiber, or After the solution is applied to the front and back to form a coating layer,
A method of manufacturing a piezoelectric element sheet, comprising: charging the obtained sheet.
帯電処理が、コロナ放電処理であることを特徴とする請求項5に記載の圧電素子シートの製造方法。   The method of manufacturing a piezoelectric element sheet according to claim 5, wherein the charging process is a corona discharge process.
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