JP2020188566A - 摩擦帯電ユニット、並びに該摩擦帯電ユニットを備えた摩擦発電デバイス及び集塵デバイス - Google Patents
摩擦帯電ユニット、並びに該摩擦帯電ユニットを備えた摩擦発電デバイス及び集塵デバイス Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020188566A JP2020188566A JP2019091107A JP2019091107A JP2020188566A JP 2020188566 A JP2020188566 A JP 2020188566A JP 2019091107 A JP2019091107 A JP 2019091107A JP 2019091107 A JP2019091107 A JP 2019091107A JP 2020188566 A JP2020188566 A JP 2020188566A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charged member
- film
- negatively charged
- frictional
- charging unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000428 dust Substances 0.000 title claims description 17
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims description 11
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 claims abstract description 19
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 17
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 17
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 12
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 6
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 6
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 claims description 5
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 claims description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 14
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 11
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 10
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 9
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 description 9
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 4
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 4
- 239000002801 charged material Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920013716 polyethylene resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrostatic Separation (AREA)
Abstract
Description
[1]正帯電部材と、該正帯電部材に接触し得るよう配置された負帯電部材と、を有し、該正帯電部材と該負帯電部材との摩擦により帯電し得る摩擦帯電ユニットであって、
前記負帯電部材がポリエステル樹脂の延伸成形体である、摩擦帯電ユニット。
[2]前記ポリエステル樹脂は、ポリエチレンテレフタレート樹脂及びポリエチレンナフタレート樹脂から選択される、[1]に記載の摩擦帯電ユニット。
[3]正帯電部材と、該正帯電部材に接触し得るよう配置された負帯電部材と、を有し、該正帯電部材と該負帯電部材との摩擦により帯電し得る摩擦帯電ユニットであって、
前記負帯電部材がポリエステル樹脂であり、ポリエチレンテレフタレート樹脂及びポリエチレンナフタレート樹脂から選択される、摩擦帯電ユニット。
[4]前記ポリエステル樹脂は、延伸度が少なくとも一方向において2.5倍以上7倍以下である、[1]〜[3]のいずれかに記載の摩擦帯電ユニット。
[5]前記負帯電部材は、厚さが10μm以上2mm以下である、[1]〜[4]のいずれかに記載の摩擦帯電ユニット。
[6][1]〜[5]のいずれかに記載の摩擦帯電ユニットを備えた、集塵デバイス。
[7][1]〜[5]のいずれかに記載の摩擦帯電ユニットを備えた、発電デバイス。
正帯電部材と負帯電部材とは、互いが摺動することで、及び/又は互いが接触と離反を繰り返すことで、電荷を発生させて帯電する。本実施形態では、摩擦により発生した負の電荷を帯電させる負帯電部材にポリエステル樹脂を用いる。なお、該摺動及び該接触・離反により電荷を発生させることを「摩擦」と称する。
摩擦発電デバイス10は、正帯電部材用の基材1に正帯電部材3が支持され、負帯電部材用の基材2に負帯電部材4が支持されている。正帯電用部材3と負帯電用部材4とは固定されておらず、正帯電用部材3と負帯電用部材4とが摺動することで、及び/又は正帯電用部材3と負帯電用部材4とが接触・離反を繰り返すことで、正帯電用部材3には正の電荷が、負帯電用部材4には負の電荷がそれぞれ発生する。正帯電用部材3と負帯電用部材4との摩擦は、既知の駆動方法を用いて正帯電用部材3と負帯電用部材4とを動かし、摩擦すればよい。
基材1及び基材2は、必ずしも必要なものではないが、取り扱い性等の点で有することが好ましい。また、帯電部材を支持できる十分な強度を有していれば、特に限定されない。また、基材と帯電部材との間に接着層を設けてもよい。この場合の接着層は、基材との密着性を向上させる等の目的で設けることができる。
正帯電部材3は、負帯電部材4として用いるポリエステル樹脂を負帯電できる部材であれば特段限定されず、典型的にはナイロンである。正帯電部材3はシート状であってもよく、また静電気の発生量を増加させるために、ブラシ状であってもよい。
本実施形態において負帯電部材として用いるポリエステルの形状については特に限定されないが、一般に厚さ2mm以下のフィルム状で用いられるが特に限定されず、500μm以下であってよい。また下限も限定されず通常5μm以上であり、10μm以上であってよい。
例えば、二軸延伸ポリエステルフィルムを製造する場合、ポリエステル原料を押出機でダイから溶融押し出しし、溶融シートを冷却ロールで冷却固化して未延伸シートを得る。この場合、シートの平面性を向上させるためシートと冷却ロールとの密着性を高めることが好ましく、静電印加密着法や液体塗布密着法が好ましく採用される。
次いで、一段目の延伸方向と直交する方向に、通常70〜170℃で、延伸倍率は通常2.5〜7倍、好ましくは3.0〜6倍で延伸する。引き続き180〜270℃の温度で緊張下または30%以内の弛緩下で熱処理を行い、二軸配向フィルムを得る方法が挙げられる。
上記の延伸においては、一方向の延伸を2段階以上で行う方法を採用することもできる。その場合、最終的に二方向の延伸倍率がそれぞれ上記範囲となるように行うことが好ましい。
同時二軸延伸法は、上記の未延伸シートを通常70〜120℃、好ましくは80〜110℃で温度コントロールされた状態で長さ方向および幅方向に同時に延伸し配向させる方法である。延伸倍率は、通常面積倍率で4〜50倍、好ましくは7〜35倍、さらに好ましくは10〜25倍である。そして、引き続き、170〜270℃の温度で緊張下または30%以内の弛緩下で熱処理を行い、延伸配向フィルムを得る。上述の延伸方式を採用する同時二軸延伸装置に関しては、スクリュー方式、パンタグラフ方式、リニアー駆動方式等、従来公知の延伸方式を採用することができる。
なお、延伸成形体であるか否かは、既知の方法により確認することができ、例えばThe TRC News,201604−04(April 2016)(東レリサーチセンターニュースの2016年4月号)に掲載された「結晶性ポリマーのフィルムの延伸に伴う高次構造変化の解析」に記載されているように、貯蔵弾性率−温度曲線での非晶部のガラス転移による下向きのピークが、延伸により未延伸に対して小さくなっていくこと、DSCによるガラス転移と冷結晶化の温度差が、延伸により未延伸に対して小さくなっていくこと、X線回折による回折像の変化、ラマン分光などから、サンプルの状況に合わせ、適用しやすい方法で分析すればよい。
以下に限定するものではないが、例えば逐次二軸延伸においては、特に長手方向(縦方向)に延伸された一軸延伸フィルムにコーティングした後に横方向に延伸する方法が優れている。かかる方法によれば、製膜と塗布層形成を同時に行うことができるため製造コスト上のメリットがあり、また、コーティング後に延伸を行うために、塗布層の厚みを延伸倍率により変化させることもでき、オフラインコーティングに比べ、薄膜コーティングをより容易に行うことができる。
有する一対の電極部材が対向した構造を有する。電極部材の帯電部材の表面が接触と離反を繰り返す際に流れる電荷を信号として検出することでセンサーとして利用することができる。
本実施形態の摩擦帯電ユニットが用いられた上述のようなデバイスは、従来のPTFEを用いた負帯電部材を用いたものより、耐久性に優れるため、帯電部材の交換等の頻度を減らすことができ、好ましい。
<実施例1>
負帯電部材として、厚み100μmのPETフィルムの片面に、電子ビーム蒸着法によりアルミニウムを100nmの厚みで蒸着した。アルミニウムを蒸着したPETフィルムを80mmφのアルミ筒に、アルミニウムを蒸着した面が筒に接するように貼り付けた。貼り付けたPETフィルムは純水で湿らせた布で丁寧に拭いて風乾し、表面電位計により帯電していないことを確認した。
σ=2×V×ε0×εr/d ・・・(1)
ここで、Vは表面電位、ε0は真空中の誘電率、εrは比誘電率、dはフィルムの厚みを表す。
負帯電材として、PETフィルムの代わりに片面にアルミニウムを100nm蒸着した100μm厚のPTFEフィルムを用いた他は、実施例1と同様にして測定を行った。表面電位のピーク値は−397Vであった。実施例1と同様にして算出したPTFEフィルムの帯電密度σの値を表1に示す。
またフィルム強度の点では、実験するまでもなく、PTFEよりPETの方が傷やすり減りに対し強いので、ポリエステル樹脂を負帯電材として用いることで、例えば集塵用途であれば、より多くの塵を集め、かつ寿命も長くなることが期待できる。
1、2 基材
3 正帯電部材
4 負帯電部材
5 配線
21 支持部材
22 アルミ筒
23 ナイロン布
24 PETフィルム
25 表面電位計
Claims (7)
- 正帯電部材と、該正帯電部材に接触し得るよう配置された負帯電部材と、を有し、該正帯電部材と該負帯電部材との摩擦により帯電し得る摩擦帯電ユニットであって、
前記負帯電部材がポリエステル樹脂の延伸成形体である、摩擦帯電ユニット。 - 前記ポリエステル樹脂は、ポリエチレンテレフタレート樹脂及びポリエチレンナフタレート樹脂から選択される、請求項1に記載の摩擦帯電ユニット。
- 正帯電部材と、該正帯電部材に接触し得るよう配置された負帯電部材と、を有し、該正帯電部材と該負帯電部材との摩擦により帯電し得る摩擦帯電ユニットであって、
前記負帯電部材がポリエステル樹脂であり、ポリエチレンテレフタレート樹脂及びポリエチレンナフタレート樹脂から選択される、摩擦帯電ユニット。 - 前記ポリエステル樹脂は、延伸度が少なくとも一方向において2.5倍以上7倍以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の摩擦帯電ユニット。
- 前記負帯電部材は、厚さが10μm以上2mm以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の摩擦帯電ユニット。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の摩擦帯電ユニットを備えた、集塵デバイス。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の摩擦帯電ユニットを備えた、発電デバイス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019091107A JP7326858B2 (ja) | 2019-05-14 | 2019-05-14 | 摩擦帯電ユニット、並びに該摩擦帯電ユニットを備えた摩擦発電デバイス及び集塵デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019091107A JP7326858B2 (ja) | 2019-05-14 | 2019-05-14 | 摩擦帯電ユニット、並びに該摩擦帯電ユニットを備えた摩擦発電デバイス及び集塵デバイス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020188566A true JP2020188566A (ja) | 2020-11-19 |
JP7326858B2 JP7326858B2 (ja) | 2023-08-16 |
Family
ID=73222140
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019091107A Active JP7326858B2 (ja) | 2019-05-14 | 2019-05-14 | 摩擦帯電ユニット、並びに該摩擦帯電ユニットを備えた摩擦発電デバイス及び集塵デバイス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7326858B2 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63130114A (ja) * | 1986-11-21 | 1988-06-02 | Showa Denko Kk | エレクトレツトフイルタ |
JP2002336733A (ja) * | 2001-05-21 | 2002-11-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 集塵装置および集塵装置を搭載した空気調和機 |
JP2016226276A (ja) * | 2015-06-02 | 2016-12-28 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | 摩擦電気発電機 |
-
2019
- 2019-05-14 JP JP2019091107A patent/JP7326858B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63130114A (ja) * | 1986-11-21 | 1988-06-02 | Showa Denko Kk | エレクトレツトフイルタ |
JP2002336733A (ja) * | 2001-05-21 | 2002-11-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 集塵装置および集塵装置を搭載した空気調和機 |
JP2016226276A (ja) * | 2015-06-02 | 2016-12-28 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | 摩擦電気発電機 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7326858B2 (ja) | 2023-08-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Huang et al. | Phase-separation-induced PVDF/graphene coating on fabrics toward flexible piezoelectric sensors | |
Phan et al. | Aerodynamic and aeroelastic flutters driven triboelectric nanogenerators for harvesting broadband airflow energy | |
Sha et al. | Electrospun liquid metal/PVDF-HFP nanofiber membranes with exceptional triboelectric performance | |
Polat | Energy harvesting from a thin polymeric film based on PVDF-HFP and PMMA blend | |
WO2015003497A1 (zh) | 一种滑动摩擦发电机、发电方法以及矢量位移传感器 | |
Ye et al. | High-performance piezoelectric nanogenerator based on electrospun ZnO nanorods/P (VDF-TrFE) composite membranes for energy harvesting application | |
JPS606220B2 (ja) | ポリ弗化ビニリデンもしくは弗化ビニリデン共重合体の延伸薄膜製造法 | |
TW201915034A (zh) | 壓電膜及膜之製造方法 | |
Zhang et al. | Facile fabrication of micro-nano structured triboelectric nanogenerator with high electric output | |
TWI703183B (zh) | 氟樹脂薄膜 | |
Hu et al. | Tribological properties and electrification performance of patterned surface for sliding-mode triboelectric nanogenerator | |
CN115362059A (zh) | 层叠膜、其制造方法和利用 | |
JP7326858B2 (ja) | 摩擦帯電ユニット、並びに該摩擦帯電ユニットを備えた摩擦発電デバイス及び集塵デバイス | |
Carotenuto et al. | Synthesis and characterization of electrically conductive polyethylene-supported graphene films | |
Luo et al. | Stretchable strain sensors based on conductive coating cracks with improved interfacial adhesion by wet phase separation treatment | |
Güçlü et al. | Investigation of the optimum vibration energy harvesting performance of electrospun PVDF/BaTiO3 nanogenerator | |
Barique et al. | A large piezoelectric response in highly-aligned electrospun poly (vinylidene fluoride/trifluoroethylene) nanofiber webs for wearable energy harvesting | |
Uddin et al. | Highly flexible and conductive stainless-steel thread based piezoelectric coaxial yarn nanogenerators via solution coating and touch-spun nanofibers coating methods | |
Venugopalan et al. | Facile Fabrication of Ultra-Stretchable Metallic Nanocluster Films for Wearable Electronics | |
JP2021049515A (ja) | 摩擦帯電ユニット、並びに該摩擦帯電ユニットを備えた摩擦発電デバイス及び集塵デバイス | |
JP2014220187A (ja) | 蓄電素子電極用二軸延伸ポリエステルフィルム | |
Kostogrud et al. | CVD graphene transfer from copper substrate to polymer | |
Uddin et al. | Melt coated flexible stainless-steel thread based co-axial triboelectric yarn nanogenerators | |
Mohammadizadeh et al. | Deposition of conductive polythiophene film on a piezoelectric substrate: effect of corona poling and nano-inclusions | |
JPWO2015053346A1 (ja) | 圧電フィルム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220217 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221220 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230117 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230704 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230717 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7326858 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |