JP2022118650A - Laminate piezoelectric sheet - Google Patents

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至 渡邉
Itaru Watanabe
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Abstract

To provide a laminate piezoelectric sheet having excellent water resistance and good piezoelectric properties while enabling mass production.SOLUTION: A laminate piezoelectric sheet according to an embodiment of the present invention has a laminated structure in which at least an electret film, an electrode, and a protective film are provided in this order, and the protective film is a porous film.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、積層圧電シートに関し、特に振動発電、水位計、音響検出器、マットセンサー、ロボットハンドなどのセンサー等に好適に用いることができる積層圧電シートに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a laminated piezoelectric sheet, and more particularly to a laminated piezoelectric sheet that can be suitably used for sensors such as vibration power generators, water level gauges, acoustic detectors, mat sensors, and robot hands.

エレクトレットとは、電気を通しにくい高分子材料や無機質材料等を熱的又は電気的に処理することで、その材料の一部を半永久的に分極させたものである。
例えば、多孔性樹脂フィルムを用いた多孔エレクトレットは、優れた圧電効果を示すことが知られており、振動発電、センサーデバイス等に広く用いられている。
しかし、多孔エレクトレットフィルムは、デバイスに組み込むための電極を形成する際に圧電特性を大きく減退させてしまう問題点があった。
また、多孔エレクトレットは湿度に弱く、水分によって帯電が失われると圧電特性が劇的に低下してしまう問題があった。
An electret is a semi-permanently polarized material obtained by thermally or electrically treating a polymeric material or an inorganic material that does not readily conduct electricity.
For example, porous electrets using porous resin films are known to exhibit an excellent piezoelectric effect, and are widely used in vibration power generation, sensor devices, and the like.
However, the porous electret film has a problem that the piezoelectric properties are greatly reduced when forming an electrode for incorporation into a device.
In addition, the porous electret is vulnerable to humidity, and there is a problem that the piezoelectric properties are dramatically lowered when the electrification is lost due to moisture.

これら問題点に対し、多孔エレクトレットフィルムの表面にエンボス加工を施し、電極との接点を工夫することで高い圧電特性を達成できることが報告されている(特許文献1)。また、特殊なフッ素樹脂を用いることでエレクトレットの耐湿性を向上できることが報告されている(特許文献2)。 To address these problems, it has been reported that high piezoelectric properties can be achieved by embossing the surface of a porous electret film and devising contact points with electrodes (Patent Document 1). Moreover, it has been reported that the moisture resistance of electrets can be improved by using a special fluororesin (Patent Document 2).

特開2013-214932号公報JP 2013-214932 A 国際公開2013-157505A1号パンフレットInternational publication 2013-157505A1 pamphlet

しかし、上記特許文献1に記載の多孔エレクトレットは製造工程が煩雑であり、上記特許文献2に記載のエレクトレットは特殊なフッ素樹脂を使用するため、環境負荷が大きい。
このように、従来のエレクトレットは、量産性の面に課題があり、耐水性及び圧電特性についてもさらなる改良が求められている。
そこで、本発明は、量産化を可能にしつつ、耐水性に優れ、かつ、良好な圧電特性を有する積層圧電シートを提供することを目的とする。
However, the porous electret described in Patent Literature 1 has a complicated manufacturing process, and the electret described in Patent Literature 2 uses a special fluororesin, which has a large environmental impact.
As described above, conventional electrets have problems in terms of mass production, and further improvements are required in terms of water resistance and piezoelectric properties.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a laminated piezoelectric sheet that is excellent in water resistance and has good piezoelectric properties while enabling mass production.

本発明者らは、上記課題を達成するために鋭意検討を重ねた結果、かかる課題を解決することに着目し本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の要旨は以下のとおりである。 The present inventors have made intensive studies to solve the above problems, and as a result, have completed the present invention focusing on solving the above problems. That is, the gist of the present invention is as follows.

[1]エレクトレットフィルム、電極、及び保護フィルムがこの順に少なくとも設けられる積層構造を有し、前記保護フィルムが多孔質フィルムである、積層圧電シート。
[2]前記エレクトレットフィルムの空孔率が0%以上50%以下である、上記[1]に記載の積層圧電シート。
[3]前記エレクトレットフィルムが多孔質フィルムである、上記[1]又は[2]に記載の積層圧電シート。
[4]前記エレクトレットフィルム及び/又は保護フィルムがポリオレフィン系樹脂を主成分として含有する、上記[1]~[3]のいずれか1項に記載の積層圧電シート。
[5]前記ポリオレフィン系樹脂が、80%以上のβ晶生成能を有するポリプロピレン系樹脂である上記[4]に記載の積層圧電シート。
[6]前記保護フィルムの空孔率が0%超50%以下である上記[1]~[5]のいずれか1項に記載の積層圧電シート。
[7]前記エレクトレットフィルムの厚さが10μm以上200μm以下である上記[1]~[6]のいずれか1項に記載の積層圧電シート。
[8]前記保護フィルムの厚さが1μm以上100μm以下である上記[1]~[7]のいずれか1項に記載の積層圧電シート。
[9]前記保護フィルムの端部が融着され、袋状になり内部を密閉する、上記[1]~[8]のいずれか1項に記載の積層圧電シート。
[10]上記[1]~[9]のいずれか1項に記載の積層圧電シートを用いたセンサーデバイス。
[1] A laminated piezoelectric sheet having a laminated structure in which at least an electret film, an electrode, and a protective film are provided in this order, and wherein the protective film is a porous film.
[2] The laminated piezoelectric sheet according to [1] above, wherein the electret film has a porosity of 0% or more and 50% or less.
[3] The laminated piezoelectric sheet according to [1] or [2] above, wherein the electret film is a porous film.
[4] The laminated piezoelectric sheet according to any one of [1] to [3] above, wherein the electret film and/or protective film contains a polyolefin resin as a main component.
[5] The laminated piezoelectric sheet according to [4] above, wherein the polyolefin resin is a polypropylene resin having a β-crystal forming ability of 80% or more.
[6] The laminated piezoelectric sheet according to any one of [1] to [5] above, wherein the protective film has a porosity of more than 0% and not more than 50%.
[7] The laminated piezoelectric sheet according to any one of [1] to [6] above, wherein the electret film has a thickness of 10 μm or more and 200 μm or less.
[8] The laminated piezoelectric sheet according to any one of [1] to [7] above, wherein the protective film has a thickness of 1 μm or more and 100 μm or less.
[9] The laminated piezoelectric sheet according to any one of the above [1] to [8], wherein the ends of the protective film are fused to form a bag and seal the inside.
[10] A sensor device using the laminated piezoelectric sheet according to any one of [1] to [9] above.

本発明の積層圧電シートは、量産化が可能でありながら、耐水性に優れ、かつ、良好な圧電特性を有する。 The laminated piezoelectric sheet of the present invention can be mass-produced, is excellent in water resistance, and has good piezoelectric properties.

以下に本発明の実施形態について詳細に説明する。但し、本発明の内容が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described in detail below. However, the contents of the present invention are not limited to the embodiments described below.

<積層圧電シート>
本発明の積層圧電シート(以下、「本積層圧電シート」ともいう)は、エレクトレットフィルム、電極、及び保護フィルムがこの順に少なくとも設けられる積層構造を有し、前記保護フィルムが多孔質フィルムであることを特徴とする。
本積層圧電シートは、上記の構成を有することで、耐水性に優れ、かつ、良好な圧電特性を有する。
また、本積層圧電シートは、少なくとも上記3つの部材を積層するだけで得ることができるので、煩雑な製造工程や特殊な材料を使用する必要がなく、量産化が可能である。
以下、本積層圧電シートの特性について説明する。
<Laminated Piezoelectric Sheet>
The laminated piezoelectric sheet of the present invention (hereinafter also referred to as "this laminated piezoelectric sheet") has a laminated structure in which at least an electret film, an electrode, and a protective film are provided in this order, and the protective film is a porous film. characterized by
The present laminated piezoelectric sheet has the above structure, and thus has excellent water resistance and excellent piezoelectric properties.
In addition, since the present laminated piezoelectric sheet can be obtained by simply laminating at least the above three members, it is possible to mass-produce the sheet without complicated manufacturing processes or the use of special materials.
The characteristics of this laminated piezoelectric sheet will be described below.

(1)出力電圧
本発明の積層圧電シートの出力電圧は0.01V以上1000V以下が好ましく、0.1V以上500V以下がより好ましく、0.5V以上100V以下がさらに好ましい。中でも、本積層圧電シートの出力電圧は1V以上がより好ましく、3V以上がさらに好ましく、5V以上がよりさらに好ましい。
本積層圧電シートの出力電圧が0.01V以上であることで、例えばセンサーとして使用した場合に十分な感度を得ることができる。また、本積層圧電シートの出力電圧が1000V以下であることで、センサーやアクチュエーターとして組み込んだ際の火花放電のリスクを低減することができる。
なお、本発明の積層圧電シートの出力電圧は後述の方法で測定される。
(1) Output Voltage The output voltage of the laminated piezoelectric sheet of the present invention is preferably 0.01 V or more and 1000 V or less, more preferably 0.1 V or more and 500 V or less, and even more preferably 0.5 V or more and 100 V or less. Above all, the output voltage of the laminated piezoelectric sheet is more preferably 1 V or higher, more preferably 3 V or higher, and even more preferably 5 V or higher.
By setting the output voltage of the present laminated piezoelectric sheet to 0.01 V or more, it is possible to obtain sufficient sensitivity when used as a sensor, for example. Moreover, since the output voltage of the present laminated piezoelectric sheet is 1000 V or less, the risk of spark discharge when incorporated as a sensor or actuator can be reduced.
Incidentally, the output voltage of the laminated piezoelectric sheet of the present invention is measured by the method described later.

(2)厚み
本発明の積層圧電シートの厚みは20μm以上600μm以下が好ましく、30μm以上500μm以下がより好ましく、50μm以上400μm以下がさらに好ましく、70μm以上300μm以下がよりさらに好ましく、200μm以下がとりわけ好ましい。
本積層圧電シートの厚みが20μm以上であることで、応答性が良好となる。また、本積層圧電シートの厚みが600μm以下であることで、ロールtoロールで搬送及び捲回することができ、後の加工が容易となるので、量産性がより高くなる。
(2) Thickness The thickness of the laminated piezoelectric sheet of the present invention is preferably 20 μm or more and 600 μm or less, more preferably 30 μm or more and 500 μm or less, even more preferably 50 μm or more and 400 μm or less, even more preferably 70 μm or more and 300 μm or less, and particularly preferably 200 μm or less. .
When the thickness of the present laminated piezoelectric sheet is 20 μm or more, the responsiveness is improved. In addition, since the thickness of the present laminated piezoelectric sheet is 600 μm or less, it can be transported and wound in a roll-to-roll manner, and subsequent processing is facilitated, resulting in higher productivity.

次に、本積層圧電シートの各層の構成について説明する。 Next, the structure of each layer of this laminated piezoelectric sheet will be described.

1.エレクトレットフィルム
本発明の積層圧電シートは、少なくとも1つのエレクトレットフィルムを含む。
エレクトレットフィルムの種類は、圧電特性を有するものであれば特に限定されないが、圧電特性をより高める点から、多孔質フィルムであることが好ましい。また、エレクトレットフィルムは、多孔質フィルムを帯電させたものを使用することがより好ましい。
エレクトレットフィルムが多孔質フィルムである場合、その多孔化方法は特に限定されないが、例えば、化学的又は物理的な発泡、延伸による多孔化が挙げられる。中でも、緻密な多孔構造が得られ、孔の形状も制御しやすい点から、延伸による多孔化が好ましい。
1. Electret Film The laminated piezoelectric sheet of the present invention includes at least one electret film.
The type of electret film is not particularly limited as long as it has piezoelectric properties, but a porous film is preferable from the viewpoint of further enhancing the piezoelectric properties. Moreover, as the electret film, it is more preferable to use a charged porous film.
When the electret film is a porous film, the method for making it porous is not particularly limited, but examples thereof include chemical or physical foaming, and making porous by stretching. Among them, drawing to form a porous film is preferable because a dense porous structure can be obtained and the shape of the pores can be easily controlled.

エレクトレットフィルムの材料としては、ポリオレフィン系樹脂、フッ素樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂などが挙げられるが、環境負荷が小さく、帯電処理を行いやすいという点で、ポリオレフィン系樹脂が好適に用いられる。 Electret film materials include polyolefin resins, fluorine resins, vinyl chloride resins, polystyrene resins, butadiene resins, polyester resins, and acrylic resins. In view of this, polyolefin-based resins are preferably used.

(1)ポリオレフィン系樹脂
本発明のエレクトレットフィルムは、ポリオレフィン系樹脂を主成分とすることが好ましく、中でもポリプロピレン系樹脂を主成分とすることが好ましい。
エレクトレットフィルムがポリオレフィン系樹脂を主成分として含有する場合、エレクトレットフィルムにおけるポリオレフィン樹脂の含有量は50質量%以上であり、好ましくは70質量%以上99.9999質量%以下、より好ましくは80質量%以上99.999質量%以下、さらに好ましくは90質量%以上99.99質量%以下である。
(1) Polyolefin-based resin The electret film of the present invention preferably contains a polyolefin-based resin as a main component, and more preferably a polypropylene-based resin as a main component.
When the electret film contains a polyolefin resin as a main component, the content of the polyolefin resin in the electret film is 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more and 99.9999% by mass or less, more preferably 80% by mass or more. It is 99.999% by mass or less, more preferably 90% by mass or more and 99.99% by mass or less.

また、エレクトレットフィルムがポリプロピレン系樹脂を主成分とする場合、エレクトレットフィルムにおけるポリプロピレン樹脂の含有量は50質量%以上であり、好ましくは70質量%以上99.9999質量%以下、より好ましくは80質量%以上99.999質量%以下、さらに好ましくは90質量%以上99.99質量%以下である。
ポリプロピレン系樹脂としては、ホモポリプロピレン(プロピレン単独重合体)、またはプロピレンとエチレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-ノネンもしくは1-デセンなどのα-オレフィンとのランダム共重合体またはブロック共重合体などが挙げられる。この中でも、機械的強度の観点からホモポリプロピレンがより好適に使用される。
Further, when the electret film contains a polypropylene resin as a main component, the content of the polypropylene resin in the electret film is 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more and 99.9999% by mass or less, more preferably 80% by mass. 99.999% by mass or more, more preferably 90% by mass or more and 99.99% by mass or less.
Examples of polypropylene-based resins include homopolypropylene (propylene homopolymer), or propylene and ethylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 1-nonene or alpha such as 1-decene. - random copolymers or block copolymers with olefins; Among these, homopolypropylene is more preferably used from the viewpoint of mechanical strength.

また、ポリプロピレン系樹脂は、立体規則性を示すアイソタクチックペンタッド分率が80%以上99%以下であることが好ましく、より好ましくは83%以上98%以下、さらに好ましくは85%以上97%以下である。
アイソタクチックペンタッド分率が80%以上であれば、機械的強度が良好である。一方、アイソタクチックペンタッド分率の上限については現時点において工業的に得られる上限値で規定しているが、将来的に工業レベルでさらに規則性の高い樹脂が開発された場合においてはこの限りではない。アイソタクチックペンタッド分率とは、任意の連続する5つのプロピレン単位で構成される炭素-炭素結合による主鎖に対して側鎖である5つのメチル基がいずれも同方向に位置する立体構造あるいはその割合を意味する。メチル基領域のシグナルの帰属は、A.Zambelli et al.(Macromol.8,687(1975))に準拠する。
In addition, the polypropylene resin preferably has an isotactic pentad fraction of 80% or more and 99% or less, more preferably 83% or more and 98% or less, and still more preferably 85% or more and 97%. It is below.
If the isotactic pentad fraction is 80% or more, the mechanical strength is good. On the other hand, the upper limit of the isotactic pentad fraction is defined as the upper limit that can be obtained industrially at present. is not. The isotactic pentad fraction is a three-dimensional structure in which all five side chain methyl groups are located in the same direction with respect to the main chain formed by a carbon-carbon bond composed of any five consecutive propylene units. Or it means the ratio. The assignment of the signal in the methyl group region is A. Zambelli et al. (Macromol. 8, 687 (1975)).

また、ポリプロピレン系樹脂は、分子量分布を示すパラメータであるMw/Mnが1.5以上10.0以下であることが好ましい。より好ましくは2.0以上8.0以下、さらに好ましくは2.0以上6.0以下である。
Mw/Mnが小さいほど分子量分布が狭いことを意味するが、Mw/Mnを1.5以上とすることで、十分な押出成形性が得られ、工業的に大量生産が可能である。一方、Mw/Mnを10.0以下とすることで、十分な機械的強度を確保することができる。
Mw/MnはGPC(ゲルパーエミッションクロマトグラフィー)法によって、ポリスチレン換算値として測定される。
Moreover, it is preferable that Mw/Mn, which is a parameter indicating the molecular weight distribution, of the polypropylene-based resin is 1.5 or more and 10.0 or less. It is more preferably 2.0 or more and 8.0 or less, and still more preferably 2.0 or more and 6.0 or less.
A smaller Mw/Mn means a narrower molecular weight distribution, but by setting the Mw/Mn to 1.5 or more, sufficient extrudability can be obtained and industrial mass production is possible. On the other hand, by setting Mw/Mn to 10.0 or less, sufficient mechanical strength can be ensured.
Mw/Mn is measured as a polystyrene conversion value by GPC (gel per emission chromatography) method.

また、ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレート(MFR)は特に制限されるものではないが、通常、MFRは0.5g/10分以上15g/10分以下であることが好ましく、1.0g/10分以上10g/10分以下であることがより好ましい。
MFRを0.5g/10分以上とすることで、成形加工時において十分な溶融粘度を有し、高い生産性を確保することができる。一方、MFRを15g/10分以下とすることで、十分な強度を確保することができる。
なお、MFRはJIS K7210-1(2014年)に準拠して温度230℃、荷重2.16kgの条件で測定される。
The melt flow rate (MFR) of the polypropylene resin is not particularly limited, but usually the MFR is preferably 0.5 g/10 min or more and 15 g/10 min or less, and 1.0 g/10 min. More preferably, it is 10 g/10 minutes or less.
By setting the MFR to 0.5 g/10 minutes or more, it is possible to have a sufficient melt viscosity at the time of molding and to ensure high productivity. On the other hand, by setting the MFR to 15 g/10 minutes or less, sufficient strength can be secured.
The MFR is measured under conditions of a temperature of 230° C. and a load of 2.16 kg in accordance with JIS K7210-1 (2014).

なお、ポリプロピレン系樹脂の製造方法は特に限定されるものではなく、公知の重合用触媒を用いた公知の重合方法、例えばチーグラー・ナッタ型触媒に代表されるマルチサイト触媒やメタロセン系触媒に代表されるシングルサイト触媒を用いた重合方法等が挙げられる。 In addition, the method for producing a polypropylene resin is not particularly limited, and a known polymerization method using a known polymerization catalyst, such as a multi-site catalyst represented by a Ziegler-Natta type catalyst or a metallocene catalyst. and a polymerization method using a single-site catalyst.

本発明に好適に用いることのできるポリプロピレン系樹脂としては、例えば、商品名「ノバテックPP」「WINTEC」「WAYMAX」(日本ポリプロ社製)、「バーシファイ」「ノティオ」「タフマーXR」(三井化学社製)、「ゼラス」「サーモラン」(三菱化学社製)、「住友ノーブレン」「タフセレン」(住友化学社製)、「プライムポリプロ」「プライム TPO」(プライムポリマー社製)、「Adflex」「Adsyl」「HMS-PP(PF814)」(サンアロマー社製)、「インスパイア」(ダウケミカル)など市販されている商品を使用できる。 Polypropylene resins that can be suitably used in the present invention include, for example, trade names "Novatec PP", "WINTEC", "WAYMAX" (manufactured by Japan Polypropylene Corporation), "Versify", "Notio", and "Tafmer XR" (Mitsui Chemicals, Inc.). (manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.), “Zelath”, “Thermoran” (manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.), “Sumitomo Noblen”, “Tafselene” (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), “Prime Polypro”, “Prime TPO” (manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.), “Adflex”, “Adsyl "HMS-PP (PF814)" (manufactured by SunAllomer), "Inspire" (Dow Chemical) and other commercially available products can be used.

[β晶活性]
本発明のエレクトレットフィルムは、結晶形態の一つであるβ晶を多く含むポリプロピレン系樹脂を主成分とする樹脂組成物からなることが好ましい。β晶を多く含むポリプロピレン系樹脂を主成分とする樹脂組成物からなる無孔膜状物はそのものでも帯電処理後に優れた圧電性を示すが、延伸し多孔構造とすることでも、より優れた圧電性が得られる。β晶を利用した多孔構造形成は、延伸過程においてポリプロピレン系樹脂中のβ晶がα晶に転移する過程で多孔化が生じるため、多孔構造は緻密であり、従来公知である無機フィラーや非相溶性有機物の添加による多孔化と比較し、粒径や分散径に依存しないことから、多孔構造の調製に有利である。
β晶を利用して多孔化されたフィルムは、多孔構造が緻密であり、空孔の表面積が大きくなるため、帯電処理においてより多くの電荷がトラップされやすくなる。多孔質エレクトレットフィルムは空孔とマトリクスとの界面にトラップされた電荷によって圧電性を発現するため、フィルムの多孔構造が緻密であると圧電特性も良好になりやすい。また、多孔構造が緻密であると、空孔同士の距離が非常に短くなり、トラップされた電荷が相互のクーロン力によって固定されやすくなる。これにより、トラップされた電荷が放電しにくくなり、エレクトレットフィルムとしての特性も低下しにくくなる。
[β crystal activity]
The electret film of the present invention is preferably made of a resin composition containing a polypropylene-based resin containing a large amount of β-crystal, which is one of the crystal forms, as a main component. A nonporous film made of a resin composition mainly composed of a polypropylene-based resin containing a large amount of β crystals exhibits excellent piezoelectricity after electrification treatment. You get sex. Formation of a porous structure using β-crystals is a process in which β-crystals in the polypropylene resin transition to α-crystals during the stretching process. Compared to making porosity by adding a soluble organic substance, it is advantageous for preparing a porous structure because it does not depend on the particle size or dispersion diameter.
A film made porous using β-crystals has a dense porous structure and a large surface area of the pores, so that more charges are likely to be trapped in the charging process. Since the porous electret film exhibits piezoelectricity due to charges trapped at the interface between the pores and the matrix, the denser the porous structure of the film, the better the piezoelectric characteristics tend to be. In addition, when the porous structure is dense, the distance between vacancies becomes very short, and the trapped charges are easily fixed by mutual Coulomb forces. As a result, the trapped charges are less likely to be discharged, and the properties of the electret film are less likely to deteriorate.

本発明のエレクトレットフィルムのβ晶活性は、延伸前の無孔膜状物においてポリプロピレン系樹脂がβ晶を生成していたことを示す一指標と捉えることができる。延伸前の無孔膜状物中のポリプロピレン系樹脂がβ晶を生成していれば、その後延伸を施すことで微細かつ均一な孔が多く形成されるため、機械特性に優れ、微細かつ均一な孔形成により優れた耐電圧性を得ることができる。 The β-crystal activity of the electret film of the present invention can be regarded as an index indicating that the polypropylene-based resin generated β-crystals in the nonporous film before stretching. If the polypropylene-based resin in the nonporous film-like material before stretching has β crystals, many fine and uniform pores are formed by stretching after that, so it has excellent mechanical properties and fine and uniform pores. Excellent voltage resistance can be obtained by pore formation.

本発明のエレクトレットフィルムのβ晶活性の有無は、示差走査型熱量計を用いて、エレクトレットフィルムの示差熱分析を行い、ポリプロピレン系樹脂のβ晶に由来する結晶融解ピーク温度が検出されるか否かで判断される。
具体的には、示差走査型熱量計で積層多孔性フィルムを40℃から200℃まで加熱速度10℃/分で昇温後1分間保持し、次に200℃から40℃まで冷却速度10℃/分で降温後1分間保持し、さらに40℃から200℃まで加熱速度10℃/分で再昇温させた際に、再昇温時にポリプロピレン系樹脂のβ晶に由来する結晶融解ピーク温度(Tmβ)が検出された場合、β晶活性を有すると判断される。
The presence or absence of β-crystal activity in the electret film of the present invention is determined by performing differential thermal analysis of the electret film using a differential scanning calorimeter, and whether or not the crystal melting peak temperature derived from the β-crystal of the polypropylene resin is detected. It is judged by
Specifically, the laminated porous film was heated from 40° C. to 200° C. at a heating rate of 10° C./min with a differential scanning calorimeter and held for 1 minute, and then cooled from 200° C. to 40° C. at a rate of 10° C./min. After the temperature was lowered at 1 minute, the temperature was held for 1 minute, and when the temperature was reheated from 40 ° C. to 200 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min, the crystal melting peak temperature (Tmβ ) is detected, it is determined to have β-crystal activity.

前記β晶活性の有無は、特定の熱処理を施したエレクトレットフィルムのX線回折測定により得られる回折プロファイルでも判断することができる。詳細には、ポリプロピレン系樹脂の結晶融解ピーク温度を超える温度である170~190℃の熱処理を施し、徐冷してβ晶を生成・成長させたエレクトレットフィルムについてX線回折測定を行い、ポリプロピレン系樹脂のβ晶の(300)面に由来する回折ピークが2θ=16.0°~16.5°の範囲に検出された場合、β晶活性があると判断される。ポリプロピレン系樹脂のβ晶構造とX線回折測定に関する詳細は、Macromol.Chem.187,643-652(1986)、Prog.Polym.Sci.Vol.16,361-404(1991)、Macromol.Symp.89,499-511(1995)、Macromol.Chem.75,134(1964)、及びこれらの文献中に挙げられた参考文献を参照することができる。 The presence or absence of β-crystal activity can also be determined from the diffraction profile obtained by X-ray diffraction measurement of an electret film subjected to a specific heat treatment. Specifically, the electret film is subjected to heat treatment at 170 to 190 ° C., which is a temperature exceeding the crystal melting peak temperature of polypropylene resin, and slowly cooled to generate and grow β crystals. If a diffraction peak derived from the (300) plane of the β-crystal of the resin is detected in the range of 2θ=16.0° to 16.5°, it is determined that the β-crystal activity is present. For details on the β-crystal structure of polypropylene resin and X-ray diffraction measurement, see Macromol. Chem. 187, 643-652 (1986), Prog. Polym. Sci. Vol. 16, 361-404 (1991), Macromol. Symp. 89, 499-511 (1995), Macromol. Chem. 75, 134 (1964), and references cited therein.

前述したポリプロピレン系樹脂のβ晶活性を得る方法としては、ポリプロピレン系樹脂のα晶の生成を促進させる物質を添加しない方法や、特許第3739481号公報に記載されているように過酸化ラジカルを発生させる処理を施したポリプロピレン系樹脂を添加する方法、及びβ晶核剤を添加する方法などが挙げられるが、本発明においては、β晶核剤を添加してβ晶活性を得ることが特に好ましい。β晶核剤を添加することで、より均質に効率的にポリプロピレン系樹脂のβ晶の生成を促進させることができ、β晶活性を有するエレクトレットフィルムを得ることができる。 As a method of obtaining the β-crystal activity of the polypropylene-based resin described above, there is a method of not adding a substance that promotes the formation of α-crystals of the polypropylene-based resin, and a method of generating peroxide radicals as described in Japanese Patent No. 3739481. and a method of adding a β-crystal nucleating agent. In the present invention, it is particularly preferable to add a β-crystal nucleating agent to obtain β-crystal activity. . By adding a β-crystal nucleating agent, the formation of β-crystals in a polypropylene-based resin can be promoted more homogeneously and efficiently, and an electret film having β-crystal activity can be obtained.

前記β晶活性の程度については、β晶生成能を測定することで定量化ができる。エレクトレットフィルムのβ晶生成能は好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、更に好ましくは90%以上である。
β晶生成能が80%以上であることで、積層圧電シートとした際に好適な圧電性を発揮することができる。上限については特に制限はないが100%以下であることが好ましい。
なお、β晶生成能は後述の方法により算出される。
The degree of β crystal activity can be quantified by measuring the β crystal formation ability. The electret film has a β-crystal formation ability of preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and still more preferably 90% or more.
When the β-crystal forming ability is 80% or more, suitable piezoelectricity can be exhibited when a laminated piezoelectric sheet is formed. Although there is no particular upper limit, it is preferably 100% or less.
The β-crystal forming ability is calculated by the method described later.

(2)β晶核剤
本発明のエレクトレットフィルムは、優れた圧電性を得るために、β晶核剤が含まれていることが好ましい。β晶核剤が含まれていることによって、β晶活性を有することができる。本発明で用いるβ晶核剤としては以下に示すものが挙げられる。また必要に応じて、2種類以上のβ晶核剤を混合して用いてもよい。
(2) β Crystal Nucleating Agent The electret film of the present invention preferably contains a β crystal nucleating agent in order to obtain excellent piezoelectricity. β-crystal activity can be obtained by containing the β-crystal nucleating agent. The β-crystal nucleating agent used in the present invention includes the following. If necessary, two or more kinds of β-crystal nucleating agents may be mixed and used.

β晶核剤としては、例えば、アミド化合物;テトラオキサスピロ化合物;キナクリドン類;ナノスケールのサイズを有する酸化鉄;1,2-ヒドロキシステアリン酸カリウム、安息香酸マグネシウムもしくはコハク酸マグネシウム、フタル酸マグネシウムなどに代表されるカルボン酸のアルカリもしくはアルカリ土類金属塩;ベンゼンスルホン酸ナトリウムもしくはナフタレンスルホン酸ナトリウムなどに代表される芳香族スルホン酸化合物;二もしくは三塩基カルボン酸のジもしくはトリエステル類;フタロシアニンブルーなどに代表されるフタロシアニン系顔料;有機二塩基酸である成分Aと周期表第2族金属の酸化物、水酸化物もしくは塩である成分Bとからなる二成分系化合物;環状リン化合物とマグネシウム化合物からなる組成物などが挙げられる。 Examples of β-crystal nucleating agents include amide compounds; tetraoxaspiro compounds; quinacridones; iron oxides having a nanoscale size; potassium 1,2-hydroxystearate, magnesium benzoate or magnesium succinate, magnesium phthalate, and the like. alkali or alkaline earth metal salts of carboxylic acids represented by; aromatic sulfonic acid compounds represented by sodium benzenesulfonate or sodium naphthalenesulfonate; phthalocyanine-based pigments represented by such as; a two-component compound consisting of component A, which is an organic dibasic acid, and component B, which is an oxide, hydroxide or salt of a Group 2 metal of the periodic table; a cyclic phosphorus compound and magnesium A composition composed of a compound and the like can be mentioned.

これらのβ晶核剤の中でも、アミド化合物が好ましい。アミド化合物をエレクトレットフィルムにおいて使用することで圧電特性を高めることができる。アミド化合物としては、N,N’-ジシクロヘキシル-2,6-ナフタレンジカルボキシアミド、N,N’-ジシクロヘキシルテレフタルアミド、N,N’-ジフェニルヘキサンジアミド等が挙げられ、中でもN,N’-ジシクロヘキシル-2,6-ナフタレンジカルボキシアミドが好ましい。アミド化合物は極性が高いアミド基を有するため、結晶構造中に電荷を局在化させることができ、高い圧電特性を有すると考えられる。
一方で、アミド化合物のように極性が高い化合物は、極性が低いポリプロピレン系樹脂とは静電的な相互作用により分散性が悪く、凝集しやすいという問題がある。しかしながら、一般的なβ晶核剤は、一定の温度域ではポリプロピレン系樹脂に溶解するという特性を有している。この特性により、ポリプロピレン系樹脂にβ晶核剤が均一に分散され、β晶核剤由来の結晶が均一に析出されやすくなる。よって、極性が低いポリプロピレン系樹脂中に極性の高いアミド化合物の結晶が均一に分散され、高い圧電特性を有することができると考えられる。
Among these β crystal nucleating agents, amide compounds are preferred. Piezoelectric properties can be enhanced by using amide compounds in electret films. Examples of the amide compound include N,N'-dicyclohexyl-2,6-naphthalenedicarboxamide, N,N'-dicyclohexylterephthalamide, N,N'-diphenylhexanediamide and the like, among which N,N'-dicyclohexyl -2,6-naphthalene dicarboxamide is preferred. Since an amide compound has a highly polar amide group, it is believed that it is possible to localize charges in the crystal structure and have high piezoelectric properties.
On the other hand, a highly polar compound such as an amide compound has a problem of poor dispersibility due to electrostatic interaction with a polypropylene-based resin having a low polarity, and tends to agglomerate. However, common β-crystal nucleating agents have the property of dissolving in polypropylene-based resins in a certain temperature range. Due to this characteristic, the β-crystal nucleating agent is uniformly dispersed in the polypropylene-based resin, and crystals derived from the β-crystal nucleating agent are easily precipitated uniformly. Therefore, it is considered that crystals of the amide compound with high polarity are uniformly dispersed in the polypropylene resin with low polarity, and high piezoelectric properties can be obtained.

市販されているβ晶核剤の具体例としては、新日本理化社製β晶核剤「エヌジェスターNU-100」、β晶核剤の添加されたプロピレン系樹脂の具体例としては、Aristech社製ポリプロピレン「Bepol B-022SP」、Borealis社製ポリプロピレン「Beta(β)-PP BE60-7032」、mayzo社製ポリプロピレン「BNX BETAPP-LN」などが挙げられる。 Specific examples of the commercially available β-crystal nucleating agent include the β-crystal nucleating agent “Enjestar NU-100” manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd., and a specific example of the propylene-based resin to which the β-crystal nucleating agent is added is Aritech Co., Ltd. polypropylene “Bepol B-022SP” manufactured by Borealis, polypropylene “Beta (β)-PP BE60-7032” manufactured by Mayzo, and polypropylene “BNX BETAPP-LN” manufactured by mayzo.

本発明のエレクトレットフィルム中のβ晶核剤の含有量は、β晶核剤の種類またはポリプロピレン系樹脂の組成などにより適宜調整することができるが、ポリプロピレン系樹脂100質量部に対し0.0001~5.0質量部が好ましく、0.001~3.0質量部がより好ましく、0.01~1.0質量部がさらに好ましい。0.0001質量部以上であれば、製造時において十分にポリプロピレン系樹脂のβ晶を生成成長させ、十分なβ晶活性が確保でき、多孔質フィルムとした際にも十分なβ晶活性が確保できる。そのため、多孔質フィルムに帯電処理することで所望の圧電性を有する多孔エレクトレットフィルムが得られる。一方、5.0質量部以下の添加であれば、経済的にも有利になるほか、フィルム表面へのβ晶核剤のブリードなどがなく好ましい。 The content of the β-crystal nucleating agent in the electret film of the present invention can be appropriately adjusted depending on the type of β-crystal nucleating agent or the composition of the polypropylene-based resin. 5.0 parts by mass is preferable, 0.001 to 3.0 parts by mass is more preferable, and 0.01 to 1.0 parts by mass is even more preferable. If it is 0.0001 parts by mass or more, the β-crystal of the polypropylene-based resin can be generated and grown sufficiently during production, and sufficient β-crystal activity can be secured, and sufficient β-crystal activity can be secured even when a porous film is formed. can. Therefore, a porous electret film having desired piezoelectricity can be obtained by subjecting the porous film to charging treatment. On the other hand, addition of 5.0 parts by mass or less is economically advantageous and is preferable because the β crystal nucleating agent does not bleed to the film surface.

本発明のエレクトレットフィルムには、その性質を損なわない程度に添加剤、例えば、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、結晶核剤、着色剤、帯電防止剤、加水分解防止剤、滑剤、難燃剤、導電剤、エラストマーなどの各種添加剤が適宜含まれていてもよい。 The electret film of the present invention contains additives such as heat stabilizers, antioxidants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, crystal nucleating agents, coloring agents, antistatic agents, and anti-hydrolysis agents, to the extent that their properties are not impaired. Various additives such as agents, lubricants, flame retardants, conductive agents, and elastomers may be included as appropriate.

本発明のエレクトレットフィルムの空孔率は、0%以上50%以下が好ましく、0%超40%以下がより好ましく、5%以上30%以下がさらに好ましく、10%以上がよりさらに好ましい。
エレクトレットフィルムの空孔率を上記範囲内とすることで、本積層圧電シートの耐衝撃性が良好となる。
The porosity of the electret film of the present invention is preferably 0% or more and 50% or less, more preferably 0% or more and 40% or less, still more preferably 5% or more and 30% or less, and even more preferably 10% or more.
By setting the porosity of the electret film within the above range, the impact resistance of the laminated piezoelectric sheet is improved.

本発明のエレクトレットフィルムの厚みは、10μm以上200μm以下が好ましく、15μm以上150μm以下がより好ましく、20μm以上120μm以下がさらに好ましい。
エレクトレットフィルムの厚さを上記範囲内とすることで、本積層圧電シートを必要以上に厚くすることなく、圧電特性が良好となる。
The thickness of the electret film of the present invention is preferably 10 μm or more and 200 μm or less, more preferably 15 μm or more and 150 μm or less, and even more preferably 20 μm or more and 120 μm or less.
By setting the thickness of the electret film within the above range, the piezoelectric characteristics of the laminated piezoelectric sheet can be improved without increasing the thickness more than necessary.

2.電極
本発明の積層圧電シートは、少なくとも1つの電極を有する。電極は、エレクトレットフィルムを挟むように少なくとも2層設けられることが好ましい。
電極となる層は導電性を有していればよく、アルミニウム箔、銅箔、銀箔、金箔、ニッケル箔、スズ箔、カーボンシートなどが好適に用いられる。
2. Electrode The laminated piezoelectric sheet of the present invention has at least one electrode. At least two layers of electrodes are preferably provided so as to sandwich the electret film.
The layer to be the electrode should just have conductivity, and aluminum foil, copper foil, silver foil, gold foil, nickel foil, tin foil, carbon sheet and the like are preferably used.

電極の厚みは2μm以上100μm以下が好ましく、3μm以上50μm以下がより好ましく、5μm以上30μm以下がさらに好ましい。
電極の厚みが2μm以上であることで、電極として導電安定性を発現できる。一方で、電極の厚みが100μm以下であることで、積層圧電シートのフレキシブル性を高めることができる。
The thickness of the electrode is preferably 2 μm or more and 100 μm or less, more preferably 3 μm or more and 50 μm or less, and even more preferably 5 μm or more and 30 μm or less.
When the thickness of the electrode is 2 μm or more, the electrode can exhibit conductivity stability. On the other hand, when the thickness of the electrode is 100 μm or less, the flexibility of the laminated piezoelectric sheet can be enhanced.

3.保護フィルム
本発明の積層圧電シートは、少なくとも1つの保護フィルムを有しており、当該保護フィルムが多孔質フィルムであることを特徴とする。
本積層圧電シートが保護フィルムを有することで、エレクトレットフィルムの水分による劣化等を防止できる。
保護フィルムは、本積層圧電シートの耐水性を高める点から、エレクトレットフィルム及び電極を覆うように設けられることが好ましい。
また、保護フィルムは、エレクトレットフィルム及び電極の表裏両方を保護するために、本積層圧電シートにおいて少なくとも2層設けられることがより好ましい。
3. Protective Film The laminated piezoelectric sheet of the present invention has at least one protective film, and the protective film is a porous film.
Since the laminated piezoelectric sheet has a protective film, deterioration of the electret film due to moisture can be prevented.
The protective film is preferably provided so as to cover the electret film and the electrodes from the viewpoint of enhancing the water resistance of the laminated piezoelectric sheet.
Moreover, it is more preferable that at least two protective films are provided in the laminated piezoelectric sheet in order to protect both the front and back surfaces of the electret film and the electrodes.

また、本発明の保護フィルムは多孔質フィルムであることにより、本積層圧電シートに印加された圧力が分散されやすいため、エレクトレットフィルムの広範囲に力が伝播しやすく、圧電特性が良好となる。保護フィルムの多孔化方法は特に限定されないが、例えば、化学的又は物理的な発泡、延伸による多孔化が挙げられる。中でも、緻密な多孔構造が得られ、孔の形状も制御しやすい点から、延伸による多孔化が好ましい。 In addition, since the protective film of the present invention is a porous film, the pressure applied to the laminated piezoelectric sheet is easily dispersed, so the force is easily propagated over a wide range of the electret film, and the piezoelectric properties are improved. The method for making the protective film porous is not particularly limited, but examples thereof include chemical or physical foaming and stretching. Among them, drawing to form a porous film is preferable because a dense porous structure can be obtained and the shape of the pores can be easily controlled.

保護フィルムとしては、ポリエステル系樹脂フィルム、ポリオレフィン系樹脂フィルム、アクリル系樹脂フィルム、ポリスチレン系樹脂フィルム、ポリカーボネート系樹脂フィルム、フッ素系樹脂フィルムなどの樹脂フィルムを好適に用いることができ、熱溶着性の観点でこれらのフィルムにホットメルト樹脂を積層したフィルムも使用することもできる。これらのフィルムは市販のラミネートフィルムとしても容易に入手することができる。
中でも、保護フィルムはエレクトレットフィルムと同じ材料からなることが好ましい。したがって、エレクトレットフィルムの材料として例えばポリオレフィン系樹脂を使用する場合、保護フィルムとしてはポリオレフィン系樹脂フィルムを使用することが好ましい。また、エレクトレットフィルムの材料として例えばポリプロピレン系樹脂を使用する場合、保護フィルムとしてはポリプロピレン系樹脂フィルムを使用することが好ましい。
保護フィルムとエレクトレットフィルムに同じ材料を用いると、温度による寸法変化量が同じになるため、本積層圧電シートに熱加工等で温度変化を加えても、シワやたわみが発生しにくい。
As the protective film, a resin film such as a polyester resin film, a polyolefin resin film, an acrylic resin film, a polystyrene resin film, a polycarbonate resin film, or a fluorine resin film can be preferably used. From the point of view, a film obtained by laminating a hot-melt resin on these films can also be used. These films are also readily available as commercially available laminated films.
Above all, it is preferable that the protective film is made of the same material as the electret film. Therefore, when a polyolefin resin is used as the material of the electret film, it is preferable to use a polyolefin resin film as the protective film. Moreover, when a polypropylene-based resin is used as the material of the electret film, it is preferable to use a polypropylene-based resin film as the protective film.
When the same material is used for the protective film and the electret film, the amount of dimensional change due to temperature becomes the same, so even if the laminated piezoelectric sheet is subjected to temperature changes such as thermal processing, wrinkles and deflection are less likely to occur.

具体的には、保護フィルムはポリオレフィン系樹脂を主成分とすることが好ましく、ポリプロピレン系樹脂を主成分とすることがより好ましい。保護フィルムにおけるポリオレフィン系樹脂又はポリプロピレン系樹脂が主成分である場合の含有量の詳細は、エレクトレットフィルムにおいて説明したものと同様である。
中でも、保護フィルムはβ晶を多く含むポリプロピレン系樹脂を主成分とする樹脂組成物からなることが好ましく、したがってβ晶活性を有することが好ましく、β晶核剤が含まれていることがより好ましい。保護フィルムにおいてβ晶を利用した多孔構造を形成することで、多孔構造の調製に有利である。
なお、保護フィルムの主成分樹脂の物性及び特性に関しては、エレクトレットフィルムと同様であってよい。したがって、保護フィルムに使用されるポリプロピレン系樹脂の詳細は、エレクトレットフィルムにおいて説明した通りである。
また、保護フィルムにおけるβ晶活性の有無の判断手法、β晶活性を得る方法、β晶生成能の値、β晶核剤の種類及び含有量などのβ晶活性を有する保護フィルムの詳細は、エレクトレットフィルムにおいて説明したものと同様であり、その説明は省略する。なお、保護フィルムは、β晶生成能が80%以上と高くなることで、多孔構造が緻密となる。
Specifically, the protective film preferably contains a polyolefin resin as a main component, more preferably a polypropylene resin as a main component. The details of the content when the polyolefin resin or polypropylene resin in the protective film is the main component are the same as those described for the electret film.
Among them, it is preferable that the protective film is made of a resin composition mainly composed of a polypropylene-based resin containing a large amount of β-crystals, and therefore preferably has β-crystal activity, and more preferably contains a β-crystal nucleating agent. . Forming a porous structure using β crystals in the protective film is advantageous in preparing a porous structure.
The physical properties and characteristics of the main component resin of the protective film may be the same as those of the electret film. Therefore, the details of the polypropylene-based resin used for the protective film are as described for the electret film.
In addition, details of the protective film having β-crystal activity, such as the method for determining the presence or absence of β-crystal activity in the protective film, the method for obtaining β-crystal activity, the value of β-crystal formation ability, and the type and content of β-crystal nucleating agent, are available at It is the same as that explained in the electret film, and the explanation thereof is omitted. In addition, the protective film has a dense porous structure by increasing the β-crystal formation ability to 80% or more.

また、保護フィルムには、その性質を損なわない程度に添加剤、例えば、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、結晶核剤、着色剤、帯電防止剤、加水分解防止剤、滑剤、難燃剤、導電剤、エラストマーなどの各種添加剤が適宜含まれていてもよい。 In addition, additives such as heat stabilizers, antioxidants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, crystal nucleating agents, coloring agents, antistatic agents, and hydrolysis inhibitors may be added to the protective film to the extent that the properties thereof are not impaired. , lubricants, flame retardants, conductive agents, and elastomers.

本発明の保護フィルムの空孔率は、0%超50%以下が好ましく、5%以上40%以下がより好ましく、10%以上30%以下がさらに好ましく、15%以上がよりさらに好ましい。
保護フィルムの空孔率を0%超とすることで、本積層圧電シートに印加された圧力が分散されやすいため、エレクトレットフィルムの広範囲に力が伝播しやすく、圧電特性が良好となる。また、保護フィルムの空孔率を50%以下とすることで、本積層圧電シートの耐衝撃性が良好となる。
The porosity of the protective film of the present invention is preferably more than 0% and 50% or less, more preferably 5% or more and 40% or less, still more preferably 10% or more and 30% or less, and even more preferably 15% or more.
When the porosity of the protective film is more than 0%, the pressure applied to the laminated piezoelectric sheet is easily dispersed, so the force is easily propagated over a wide range of the electret film, and the piezoelectric properties are improved. Also, by setting the porosity of the protective film to 50% or less, the impact resistance of the present laminated piezoelectric sheet is improved.

本発明の保護フィルムの厚みは1μm以上100μm以下が好ましく、5μm以上50μm以下がより好ましく、10μm以上40μm以下がさらに好ましく、20μm以上30μm以下がよりさらに好ましい。
保護フィルムの厚みが1μm以上であることで、本積層圧電シートの耐水性を十分に付与することができる。また、保護フィルムの厚みが100μm以下であることで、本積層圧電シートに印加された圧力がエレクトレットフィルムに伝播しやすくなり、かつ、本積層圧電シートのフレキシブル性を担保できる。
The thickness of the protective film of the present invention is preferably 1 μm or more and 100 μm or less, more preferably 5 μm or more and 50 μm or less, still more preferably 10 μm or more and 40 μm or less, and even more preferably 20 μm or more and 30 μm or less.
When the protective film has a thickness of 1 μm or more, it is possible to sufficiently impart water resistance to the present laminated piezoelectric sheet. Further, when the thickness of the protective film is 100 μm or less, the pressure applied to the laminated piezoelectric sheet can be easily propagated to the electret film, and the flexibility of the laminated piezoelectric sheet can be ensured.

4.その他
本発明の積層圧電シートは、デバイスにする際のハンドリング性や電気特性を向上する目的で、上記した構成部材以外に、電極タブやシールド層、スペーサー、接着層、緩衝層などを付与してもよい。
4. Others The laminated piezoelectric sheet of the present invention is provided with an electrode tab, a shield layer, a spacer, an adhesive layer, a buffer layer, etc., in addition to the above constituent members, for the purpose of improving handling properties and electrical properties when used as a device. good too.

本積層圧電シートは、電極を他の電子部品などに導通させるために、電極タブを有することが好ましい。電極タブは、電極に接続するように設けられる限りいかなる構成でもよく、例えば保護フィルム上に形成されてもよいし、エレクトレットフィルム上に形成されてもよいし、保護フィルムとエレクトレットフィルムの間に挟み込まれるように配置されてもよい。
また、電極タブは、例えば電極が複数層設けられる場合には電極の層数に応じて設けられるとよく、例えば電極が2つ設けられる場合には、電極タブもその層数に応じて2つ設けられるとよい。
This laminated piezoelectric sheet preferably has an electrode tab in order to connect the electrode to other electronic components. The electrode tab may have any configuration as long as it is provided so as to be connected to the electrode. For example, it may be formed on the protective film, may be formed on the electret film, or may be sandwiched between the protective film and the electret film. may be arranged so that
In addition, for example, when a plurality of electrodes are provided, the electrode tabs are preferably provided according to the number of electrode layers. For example, when two electrodes are provided, two electrode tabs are provided according to the number of layers. should be provided.

また、本積層圧電シートは、電極の位置ずれによる圧電特性の低下を防ぐために、接着層を有することが好ましい。
本積層圧電シートが接着層を有する場合、エレクトレットフィルムの圧電特性を低下させないために、当該接着層は、電極と保護フィルムとの間に介在することが好ましい。
In addition, the laminated piezoelectric sheet preferably has an adhesive layer in order to prevent the piezoelectric properties from deteriorating due to positional displacement of the electrodes.
When the laminated piezoelectric sheet has an adhesive layer, the adhesive layer is preferably interposed between the electrode and the protective film so as not to degrade the piezoelectric properties of the electret film.

接着層の材料は特に限定されないが、感圧接着性を有さない場合、接着層を構成する接着剤としては、熱硬化性接着剤、光硬化性接着剤、ホットメルト接着剤、湿気硬化性接着剤等が挙げられる。また、接着層を粘着層とする場合は、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、合成ゴム系粘着剤、天然ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤等の各種粘着剤を用いることが好ましい。
また、電極の導通安定性を高める点から、粘着層は導電性を有することが好ましい。導電性を付与する方法としては、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム等の金属粉粒子;カーボン、グラファイト等の導電性カーボン粒子;樹脂、中実ガラスビーズ、中空ガラスビーズなどのコア材の表面に金属被覆を有する粒子等の導電性粒子を接着剤又は粘着剤に配合する方法が挙げられる。
上記の中でも、導電性及び接着性の観点から、ニッケル粉粒子、銅粉粒子、銀粉粒子等の金属粉粒子を配合したアクリル系の導電粘着剤が好ましい。
The material of the adhesive layer is not particularly limited. Examples include adhesives and the like. When the adhesive layer is used as an adhesive layer, it is preferable to use various adhesives such as acrylic adhesives, urethane adhesives, synthetic rubber adhesives, natural rubber adhesives, and silicone adhesives.
In addition, the adhesive layer preferably has electrical conductivity from the viewpoint of enhancing the electrical continuity stability of the electrode. Examples of methods for imparting conductivity include metal powder particles such as gold, silver, copper, nickel, and aluminum; conductive carbon particles such as carbon and graphite; and the surface of core materials such as resins, solid glass beads, and hollow glass beads. A method of incorporating conductive particles such as particles having a metal coating into the adhesive or pressure-sensitive adhesive.
Among them, from the viewpoint of conductivity and adhesiveness, an acrylic conductive pressure-sensitive adhesive containing metal powder particles such as nickel powder particles, copper powder particles, silver powder particles, etc. is preferable.

接着層の厚みは、特に限定されないが、本積層圧電シートを必要以上に厚くせずに、保護フィルムと電極の間の接着性を確保する観点から、1μm以上100μm以下が好ましく、2μm以上50μm以下がより好ましく、さらに好ましくは4μm以上35μm以下である。
また、電極の一方の面に予め接着層が積層された接着テープを使用してもよく、例えば、銅箔、アルミニウム箔などの金属箔の片面に粘着層が積層された粘着テープなどを使用してもよい。このような粘着テープは、市販品を使用してもよく、例えばDIC社製の「E-2300ND」、「E20CU」、「E30CU」、「E40CU」、「E50CU」、「E65CU」、「52050AD」などを使用できる。
Although the thickness of the adhesive layer is not particularly limited, it is preferably 1 μm or more and 100 μm or less, and 2 μm or more and 50 μm or less from the viewpoint of ensuring adhesion between the protective film and the electrode without making the present laminated piezoelectric sheet thicker than necessary. is more preferable, and more preferably 4 μm or more and 35 μm or less.
Alternatively, an adhesive tape having an adhesive layer preliminarily laminated on one side of the electrode may be used. For example, an adhesive tape having an adhesive layer laminated on one side of a metal foil such as copper foil or aluminum foil may be used. may Such adhesive tapes may be commercially available products such as DIC's "E-2300ND", "E20CU", "E30CU", "E40CU", "E50CU", "E65CU", and "52050AD". etc. can be used.

6.積層圧電シートの層構成
本発明の積層圧電シートは、上記の通り、エレクトレットフィルム、電極、及び保護フィルムがこの順に少なくとも設けられる積層構造を有する。
本積層圧電シートは、耐水性を良好にするために、少なくとも一方の最外層が保護フィルムであることが好ましい。
また、本積層圧電シートは、上記の通り、2つの電極の間にエレクトレットフィルムが配置された構成を有することが好ましい。
さらに、本積層圧電シートは、保護フィルム、電極、エレクトレットフィルム、電極、及び保護フィルムがこの順に少なくとも設けられる積層構造を有することがより好ましい。
なお、保護フィルムを2層有する積層構造において、保護フィルムが2枚設けられ、各層を構成する保護フィルムが別の保護フィルムより形成されてもよいが、保護フィルムが1枚であり、1枚の保護フィルムが例えば折り畳まれて、1枚の保護フィルムにより2層の保護フィルムが形成されてもよい。
6. Layer Structure of Laminated Piezoelectric Sheet As described above, the laminated piezoelectric sheet of the present invention has a laminated structure in which at least an electret film, an electrode, and a protective film are provided in this order.
At least one of the outermost layers of the laminated piezoelectric sheet is preferably a protective film in order to improve water resistance.
Moreover, as described above, the present laminated piezoelectric sheet preferably has a structure in which an electret film is arranged between two electrodes.
Furthermore, the present laminated piezoelectric sheet more preferably has a laminated structure in which at least a protective film, an electrode, an electret film, an electrode, and a protective film are provided in this order.
In the laminated structure having two layers of protective films, two protective films may be provided, and the protective film constituting each layer may be formed from another protective film. The protective film may be folded, for example, so that one protective film forms two layers of protective film.

また、本積層圧電シートが電極を2つ有し、かつ、接着層を有する場合は、少なくとも一方の電極が接着層を介して保護フィルムに接着していればよいが、電極のずれをより一層防止して、圧電特性を良好にする観点から、2つの電極それぞれと、各保護フィルムの間は、いずれも接着層を介在させることが好ましい。
したがって、2つの電極を有する場合、本積層圧電シートは、保護フィルム、接着層、電極、エレクトレットフィルム、電極、接着層及び保護フィルムが少なくともこの順に設けられる積層構造を有することが好ましい。
保護フィルム、電極、エレクトレットフィルム、電極、接着層及び保護フィルムがこの順に少なくとも設けられ、一方の保護フィルムと電極の間に接着層が設けられなくてもよい。この場合は、一方の保護フィルムと電極が直接積層されるとよい。
In addition, when the present laminated piezoelectric sheet has two electrodes and an adhesive layer, at least one of the electrodes may be adhered to the protective film via the adhesive layer. From the viewpoint of preventing this and improving the piezoelectric properties, it is preferable to interpose an adhesive layer between each of the two electrodes and each of the protective films.
Therefore, when having two electrodes, the present laminated piezoelectric sheet preferably has a laminated structure in which at least a protective film, an adhesive layer, an electrode, an electret film, an electrode, an adhesive layer and a protective film are provided in this order.
At least a protective film, an electrode, an electret film, an electrode, an adhesive layer, and a protective film are provided in this order, and an adhesive layer may not be provided between one of the protective films and the electrode. In this case, one of the protective films and the electrodes are preferably laminated directly.

また、エレクトレットフィルムと電極は、他の層を介在せずに直接積層されてもよいし、スペーサーなどの接着層以外の他の層を介在させてもよい。そのため、電極はエレクトレットフィルムに接着しなくてよい。スペーサーは、電極とエレクトレットフィルムの間を一定の間隔に保持するための部材であり、例えば円状や方状にくり抜かれた樹脂フレームなどである。
したがって、2つの電極を有する場合、本積層圧電シートは、両方の電極それぞれがエレクトレットフィルムに直接積層されてもよいし、両方の電極それぞれがエレクトレットフィルムにスペーサーなどの接着層以外の他の層を介在して積層されてもよい。
また、一方の電極とエレクトレットフィルムが直接積層されるとともに、他方の電極とエレクトレットフィルムがスペーサーなどの接着層以外の他の層を介在して積層されてもよい。
In addition, the electret film and the electrode may be directly laminated without intervening other layers, or may be interposed with other layers such as spacers other than adhesive layers. Therefore, the electrodes do not have to be adhered to the electret film. The spacer is a member for maintaining a constant gap between the electrode and the electret film, and is, for example, a circular or rectangular resin frame.
Therefore, when the laminated piezoelectric sheet has two electrodes, both electrodes may be directly laminated on the electret film, or both electrodes may be laminated on the electret film with a layer other than an adhesive layer such as a spacer. It may be laminated with intervening layers.
Alternatively, one electrode and the electret film may be directly laminated, and the other electrode and the electret film may be laminated with a layer other than an adhesive layer such as a spacer interposed therebetween.

<積層圧電シートの製造方法>
本発明の積層圧電シートの製造方法について説明するが、以下の説明は、本発明の積層圧電シートを製造する方法の一例であり、本発明の積層圧電シートはかかる製造方法により製造される積層圧電シートに限定されるものではない。
<Manufacturing Method of Laminated Piezoelectric Sheet>
The method of manufacturing the laminated piezoelectric sheet of the present invention will be described. The following description is an example of the method of manufacturing the laminated piezoelectric sheet of the present invention. It is not limited to sheets.

本発明の積層圧電シートは、エレクトレットフィルム及び保護フィルムを作製し、これらと電極とを積層することで製造される。なお、他の工程や処理をさらに備えていてもよい。 The laminated piezoelectric sheet of the present invention is produced by preparing an electret film and a protective film and laminating these and electrodes. Note that other processes and processes may be further provided.

1.エレクトレットフィルムの製造方法
本発明のエレクトレットフィルムは、製膜工程、延伸工程及び帯電処理工程を経て製造することが好ましい。ただし、延伸工程は省略してもよい。
以下、製膜工程、延伸工程、帯電処理工程について順次説明する。
1. Manufacturing Method of Electret Film The electret film of the present invention is preferably manufactured through a film-forming process, a stretching process and an electrifying process. However, the stretching step may be omitted.
The film-forming process, the stretching process, and the electrification process will be sequentially described below.

(1)製膜工程
製膜工程では、エレクトレットフィルムを構成する材料よりなる無孔膜状物が製膜される。製膜方法は特に限定されないが、例えば、エレクトレットフィルムを構成する樹脂(材料樹脂)を加熱溶融してフィルム状に製膜する方法が挙げられる。具体的には、Tダイ法、インフレーション法などを挙げることができ、中でもTダイ法を採用するのが好ましい。実用的には、Tダイから材料樹脂を溶融押出してキャストロール(チルロール、キャストドラム等)によりキャスト成形するのが好ましい。
また、材料樹脂は、適宜添加剤が配合され、また2種以上の樹脂成分が混合され、2以上の成分を含む樹脂組成物として製膜されてもよい。
(1) Film-forming process In the film-forming process, a nonporous film-like material made of the material constituting the electret film is formed. The film-forming method is not particularly limited, but an example thereof includes a method of heating and melting a resin (material resin) constituting the electret film to form a film. Specifically, the T-die method, the inflation method, and the like can be mentioned, and among them, it is preferable to adopt the T-die method. Practically, it is preferable to melt-extrude the material resin from a T-die and cast it with a cast roll (chill roll, cast drum, etc.).
In addition, the material resin may be mixed with additives as appropriate, and two or more resin components may be mixed to form a film as a resin composition containing two or more components.

エレクトレットフィルムを構成する材料は、混練装置において混練された後に製膜されてもよい。混練を行う際、用いる混練装置を特に限定するものではない。例えば単軸押出機、二軸押出機、多軸押出機など、公知の押出機を用いることができる。
また、押出機には、設備構造及び必要性に応じて、ベント口に減圧機を接続し、エレクトレットフィルムを構成する材料より水分や低分子量物質を除去してもよい。
The materials constituting the electret film may be kneaded in a kneading device and then formed into a film. The kneading device used for kneading is not particularly limited. For example, known extruders such as single-screw extruders, twin-screw extruders and multi-screw extruders can be used.
In addition, depending on the equipment structure and necessity, a pressure reducing machine may be connected to the vent port of the extruder to remove moisture and low-molecular-weight substances from the material constituting the electret film.

フィルム状に製膜する具体的方法として、Tダイ法を採用する場合、Tダイから押出されたシート状の溶融樹脂をキャストロール上に押し出し、回転するキャストロール上に密着させながら引き取りフィルム状物に成形する方法を挙げることができる。
キャストロールにフィルム状物を密着させるために、タッチロール、エアナイフ、電気密着装置などをキャストロールに付けてもよい。
When adopting the T-die method as a specific method for forming a film, a sheet-shaped molten resin extruded from the T-die is extruded onto a cast roll, and a film-shaped material is taken off while being brought into close contact with the rotating cast roll. A method of molding can be mentioned.
A touch roll, an air knife, an electric contact device, or the like may be attached to the cast roll in order to adhere the film material to the cast roll.

また、溶融樹脂(樹脂組成物)を冷却しながらフィルムに成形する際、キャストロールの温度は100℃以上が好ましい。より好ましくは110℃以上で、更に好ましくは120℃以上である。本発明ではポリプロピレン系樹脂の結晶部分と非晶部分での延伸工程時による開孔によっても、空孔率の増加が可能であるため、キャストロールの温度を100℃以上とし、高い結晶化度の無孔膜状物を得ることが好ましい。
また、キャストロール温度の上限は140℃以下が好ましい。より好ましくは135℃以下で、更に好ましくは130℃以下である。キャストロールの温度を140℃以下とすることで、フィルム製膜時にキャストロールからの剥離が容易となる。
Moreover, when forming a film while cooling the molten resin (resin composition), the temperature of the cast roll is preferably 100° C. or higher. It is more preferably 110° C. or higher, and still more preferably 120° C. or higher. In the present invention, it is possible to increase the porosity even by opening the pores in the crystalline portion and the amorphous portion of the polypropylene resin during the stretching process. It is preferred to obtain non-porous membranes.
Moreover, the upper limit of the cast roll temperature is preferably 140° C. or less. It is more preferably 135° C. or lower, still more preferably 130° C. or lower. By setting the temperature of the cast roll to 140° C. or lower, the film can be easily peeled off from the cast roll during film formation.

得られる無孔膜状物において、両端部を除いた有効部分の厚みは30μm以上500μm以下であるのが好ましく、40μm以上300μm以下であるのがより好ましく、50μm以上200μm以下であるのがさらに好ましい。
無孔膜状物の厚みが30μm以上であれば、延伸時に破断を防ぐことができ、無孔膜状物の厚みが500μm以下であれば、無孔膜状物の延伸を行いやすくすることができる。
なお、エレクトレットフィルムの無孔膜状物での層構成に関しては、上記の単層構成のみに限られず、他の層を組み合わせた構成であってもよい。
In the resulting nonporous film-like material, the thickness of the effective portion excluding both end portions is preferably 30 μm or more and 500 μm or less, more preferably 40 μm or more and 300 μm or less, and even more preferably 50 μm or more and 200 μm or less. .
If the thickness of the nonporous membrane is 30 μm or more, breakage during stretching can be prevented, and if the thickness of the nonporous membrane is 500 μm or less, stretching of the nonporous membrane can be facilitated. can.
The layer structure of the nonporous film-like electret film is not limited to the single layer structure described above, and may be a structure in which other layers are combined.

(2)延伸工程
得られた無孔膜状物はそのまま帯電処理を行ってもよいが、無孔膜状物に対して延伸処理を行ってもよい。無孔膜状物に対して延伸処理を行うことで、無孔膜状物を容易に多孔質フィルムにすることができる。
延伸工程では、無孔膜状物に対して一軸延伸あるいは二軸延伸を行うとよいが、エレクトレットフィルムの空孔率を0%超50%以下とするために、一軸延伸とすることが好ましい。一軸延伸は縦一軸延伸であってもよいし、横一軸延伸であってもよい。二軸延伸は同時二軸延伸であってもよいし、逐次二軸延伸であってもよい。
なお、膜状物の流れ方向(MD)への延伸を「縦延伸」といい、流れ方向に対して垂直方向(TD)への延伸を「横延伸」という。
(2) Stretching step The obtained nonporous membrane may be subjected to charging treatment as it is, or may be subjected to stretching treatment. By stretching the nonporous membrane, the nonporous membrane can be easily formed into a porous film.
In the stretching step, the non-porous membrane may be uniaxially stretched or biaxially stretched, but uniaxial stretching is preferable in order to make the porosity of the electret film more than 0% and 50% or less. The uniaxial stretching may be vertical uniaxial stretching or horizontal uniaxial stretching. Biaxial stretching may be simultaneous biaxial stretching or sequential biaxial stretching.
The stretching of the film in the machine direction (MD) is called "longitudinal stretching", and the stretching in the direction perpendicular to the machine direction (TD) is called "transverse stretching".

延伸温度は、用いる樹脂組成物の組成、結晶融解ピーク温度、結晶化度等によって適宜選択する必要があるが、縦延伸温度は、好ましくは60~140℃であり、より好ましくは80~120℃である。
縦延伸温度を140℃以下とすることで、好適な主成分であるポリプロピレン系樹脂の融点以下で破断なく延伸が可能となるため好ましい。一方で、縦延伸温度を60℃以上とすることで、延伸時の破断が抑制できるため、好ましい。
横延伸温度は、好ましくは90~160℃であり、より好ましくは100~150℃である。前記横延伸温度が規定された範囲内であることによって、縦延伸時に生じた空孔が拡大されて空孔率が増加し、十分な圧電特性を有することができる。
なお、上記で説明した温度は一軸延伸又は逐次二軸延伸の場合の温度であるが、同時二軸延伸の場合の延伸温度は、上記観点から、好ましくは90℃以上140℃以下、より好ましくは100℃以上120℃以下の範囲内で調整すればよい。
The stretching temperature should be appropriately selected depending on the composition of the resin composition to be used, the crystalline melting peak temperature, the degree of crystallinity, etc. The longitudinal stretching temperature is preferably 60 to 140°C, more preferably 80 to 120°C. is.
By setting the longitudinal stretching temperature to 140° C. or lower, stretching can be performed at a temperature not higher than the melting point of the polypropylene-based resin, which is a suitable main component, without breakage, which is preferable. On the other hand, it is preferable to set the longitudinal stretching temperature to 60° C. or higher because breakage during stretching can be suppressed.
The transverse stretching temperature is preferably 90 to 160°C, more preferably 100 to 150°C. When the transverse stretching temperature is within the specified range, the pores generated during the longitudinal stretching are enlarged, the porosity is increased, and sufficient piezoelectric properties can be obtained.
The temperature described above is the temperature in the case of uniaxial stretching or sequential biaxial stretching, but the stretching temperature in the case of simultaneous biaxial stretching is preferably 90 ° C. or higher and 140 ° C. or lower, more preferably 90 ° C. or higher and 140 ° C. or lower, from the above viewpoint. The temperature may be adjusted within the range of 100° C. or higher and 120° C. or lower.

延伸倍率は、所望する空孔率に合わせて任意に選択すればよいが、一軸延伸あたりの延伸倍率は1.1倍以上10倍以下が好ましく、より好ましくは1.5倍以上9.0倍以下であり、さらに好ましくは1.5倍以上8.0倍以下である。
一軸延伸あたりの延伸倍率を1.1倍以上とすることで、白化が進行し、延伸による多孔化が十分となる。また、一軸延伸あたりの延伸倍率を10倍以下とすることで、空孔率が高くなりすぎず、耐圧性に優れるエレクトレットフィルムを得ることができる。
また、逐次二軸延伸の場合には、各軸当たり上記で規定した延伸倍率で延伸することによって、先の延伸時に生じた空孔が後の延伸時に変形することもない。
The draw ratio may be arbitrarily selected according to the desired porosity, but the draw ratio per uniaxial stretching is preferably 1.1 times or more and 10 times or less, more preferably 1.5 times or more and 9.0 times. or less, more preferably 1.5 times or more and 8.0 times or less.
By setting the draw ratio per uniaxial drawing to 1.1 times or more, whitening progresses and sufficient porosity is obtained by drawing. In addition, by setting the draw ratio per uniaxial drawing to 10 times or less, the porosity does not become too high, and an electret film having excellent pressure resistance can be obtained.
Further, in the case of sequential biaxial stretching, by stretching at the above-specified stretching ratio for each axis, voids generated during the previous stretching are not deformed during the subsequent stretching.

(3)帯電処理
製膜工程で得られた無孔膜状物、又は延伸工程を経て得られた多孔質フィルムに帯電処理を行うことで本発明のエレクトレットフィルムを得ることができる。帯電処理は連続式であってもよいし、バッチ式であってもよい。帯電処理は、針状電極、ワイヤー電極、ロール状電極、板状電極などの電極間にフィルムを通し、電極間に電界を印加する方式でもよいし、フィルムの表裏に直接、塗布や蒸着により電極を形成した後に、電界を印加する方式でもよい。
印加する電界としては好ましくは0.1MV/m以上10MV/m以下、より好ましくは0.2MV/m以上8MV/m以下、さらに好ましくは0.3MV/m以上6MV/m以下である。0.1MV/m以上であることで優れた圧電特性を有することができる。10MV/m以下であることで、帯電処理時の絶縁破壊を低減できる。
(3) Charging Treatment The electret film of the present invention can be obtained by subjecting the nonporous membrane obtained in the film-forming step or the porous film obtained through the stretching step to charging treatment. The charging treatment may be of a continuous type or a batch type. The electrification treatment may be performed by passing a film between electrodes such as a needle electrode, a wire electrode, a roll electrode, or a plate electrode, and applying an electric field between the electrodes. A method of applying an electric field after forming is also possible.
The applied electric field is preferably 0.1 MV/m or more and 10 MV/m or less, more preferably 0.2 MV/m or more and 8 MV/m or less, and still more preferably 0.3 MV/m or more and 6 MV/m or less. When it is 0.1 MV/m or more, excellent piezoelectric properties can be obtained. When it is 10 MV/m or less, dielectric breakdown during electrification can be reduced.

さらに、本発明のエレクトレットフィルムは、必要に応じてコロナ処理、プラズマ処理、印刷、コーティング、蒸着等の表面加工、さらにはミシン目加工などを施してもよく、用途に応じて本発明の圧電フィルムを数枚重ねることも可能である。 Furthermore, the electret film of the present invention may be subjected to surface treatment such as corona treatment, plasma treatment, printing, coating, vapor deposition, etc., and perforation, etc., as necessary. It is also possible to stack several

2.保護フィルムの製造方法
本発明の保護フィルムは、製膜工程及び延伸工程を経て製造することが好ましい。ただし、延伸工程は省略してもよい。
保護フィルムの製膜工程及び延伸工程は、上記「1.エレクトレットフィルムの製造方法」にて説明した製膜工程及び延伸工程と同じである。ただし、以下の点は異なる。
2. Method for Producing Protective Film The protective film of the present invention is preferably produced through a film-forming process and a stretching process. However, the stretching step may be omitted.
The film-forming process and the stretching process of the protective film are the same as the film-forming process and the stretching process described in the above "1. Electret film manufacturing method". However, the following points are different.

保護フィルムの製膜工程で得られる無孔膜状物は、両端部を除いた有効部分の厚みが10μm以上500μm以下であるのが好ましく、20μm以上300μm以下であるのがより好ましく、30μm以上200μm以下であるのがさらに好ましい。
無孔膜状物の厚みが10μm以上であれば、延伸時に破断を防ぐことができ、無孔膜状物の厚みが500μm以下であれば、無孔膜状物の延伸を行いやすくすることができる。
なお、保護フィルムの無孔膜状物での層構成に関しては、単層構成のみに限られず、他の層を組み合わせた構成であってもよい。
The thickness of the effective portion of the non-porous membranous material obtained in the process of forming the protective film is preferably 10 μm or more and 500 μm or less, more preferably 20 μm or more and 300 μm or less, and more preferably 30 μm or more and 200 μm. More preferably:
If the thickness of the nonporous membrane is 10 μm or more, breakage during stretching can be prevented, and if the thickness of the nonporous membrane is 500 μm or less, stretching of the nonporous membrane can be facilitated. can.
The layer structure of the nonporous protective film is not limited to a single layer structure, and may be a structure in which other layers are combined.

3.積層圧電シートの製造方法
本発明の積層圧電シートは、上記方法により製造したエレクトレットフィルム及び保護フィルムと、電極とを積層して得ることができる。積層する順序は外側から、保護フィルム、電極、エレクトレットフィルムの順序であることが好ましい。
例えば、保護フィルム、電極、エレクトレットフィルム、電極、保護フィルムがこの順に設けられる積層構成にする場合は、2つの電極と保護フィルムとを接着剤を用いて貼り合わせた後に、2つの電極がエレクトレットフィルムを挟んで互いに向かい合うように重ね合わせ、保護フィルムの端部を熱融着して密閉することが好ましい。
3. Method for Producing Laminated Piezoelectric Sheet The laminated piezoelectric sheet of the present invention can be obtained by laminating the electret film and protective film produced by the above-described method, and an electrode. The order of lamination is preferably the protective film, the electrode, and the electret film from the outside.
For example, in the case of a laminated structure in which a protective film, an electrode, an electret film, an electrode, and a protective film are provided in this order, after bonding the two electrodes and the protective film using an adhesive, the two electrodes are formed into the electret film. It is preferable that the protective films are overlapped so as to face each other with the sandwiched between them, and the ends of the protective films are heat-sealed to be sealed.

また、本積層圧電シートは、エレクトレットフィルム、電極及び保護フィルムを積層した後、保護フィルムの端部を融着して、袋状にすることが好ましい。端部を融着する方法は特に限定されず、ヒートシーラーなどであってよい。
袋状とする場合には、電極及び保護フィルムそれぞれを2層設けることが好ましく、例えば、保護フィルム、電極、エレクトレットフィルム、電極、保護フィルムをこの順に積層して、保護フィルムの端部同士を加熱し、熱融着して袋状とすることが好ましい。
なお、2枚の保護フィルムを用いる場合は、上記積層の前に、2枚の保護フィルムの端部同士を部分的に予め融着しておいてもよい。
また、保護フィルムの端部同士は熱融着以外によって接着されてもよい。
Moreover, it is preferable that the present laminated piezoelectric sheet is made into a bag shape by laminating the electret film, the electrodes and the protective film, and then fusing the ends of the protective film. A method for fusing the ends is not particularly limited, and a heat sealer or the like may be used.
When forming a bag, it is preferable to provide two layers each of the electrode and the protective film. For example, the protective film, the electrode, the electret film, the electrode, and the protective film are laminated in this order, and the ends of the protective films are heated. It is preferable to heat-seal and form a bag.
When two protective films are used, the ends of the two protective films may be partially fused in advance before lamination.
Also, the ends of the protective film may be bonded together by a method other than heat sealing.

<センサーデバイス>
本発明の積層圧電シートは、リード線や回路実装を施すことで、センサーデバイスとすることができる。
本積層圧電シートは耐水性及び圧電特性に優れるため、本積層圧電シートを備えたセンサーデバイスとしては、振動発電、水位計、音響検出器、マットセンサー、ロボットハンド等が好ましい。
<Sensor device>
The laminated piezoelectric sheet of the present invention can be made into a sensor device by providing lead wires or circuit mounting.
Since the laminated piezoelectric sheet is excellent in water resistance and piezoelectric properties, a vibration power generator, a water level gauge, an acoustic detector, a mat sensor, a robot hand, and the like are preferable as a sensor device provided with the laminated piezoelectric sheet.

以下に実施例および比較例を示し、本発明の積層圧電シートについてさらに詳しく説明するが、本発明は何ら制限を受けるものではない。 Examples and Comparative Examples are shown below to describe the laminated piezoelectric sheet of the present invention in more detail, but the present invention is not limited in any way.

実施例、比較例で使用する材料は以下のとおりである。
(ポリプロピレン系樹脂)
・A-1;ホモポリプロピレン(ノバテックPP FY6HA、MFR:2.4g/10分[230℃、2.16kg荷重]、Mw/Mn=3.2、日本ポリプロ社製)
(β晶核剤)
・B-1:N,N’-ジシクロヘキシル-2,6-ナフタレンジカルボキシアミド(新日本理化(株)製、NU-100)
(酸化防止剤)
・C-1;トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイトとテトラキス[3-(3’,5’-ジ-t-ブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸]ペンタエリスリトールとの1:1混合物(IRGANOX-B225、BASF社製)
Materials used in Examples and Comparative Examples are as follows.
(polypropylene resin)
・ A-1; homopolypropylene (Novatec PP FY6HA, MFR: 2.4 g/10 minutes [230°C, 2.16 kg load], Mw/Mn = 3.2, manufactured by Japan Polypropylene Corporation)
(β crystal nucleating agent)
· B-1: N,N'-dicyclohexyl-2,6-naphthalenedicarboxamide (manufactured by Shin Nippon Chemical Co., Ltd., NU-100)
(Antioxidant)
· C-1; tris (2,4-di-t-butylphenyl) phosphite and tetrakis [3-(3',5'-di-t-butyl-4'-hydroxyphenyl) propionic acid] pentaerythritol 1: 1 mixture of (IRGANOX-B225, manufactured by BASF)

(エレクトレットフィルムの製膜)
ポリプロピレン系樹脂(A-1)100質量部、β晶核剤(B-1)0.2質量部、酸化防止剤(C-1)0.1質量部を混合して、二軸押出機にて280℃で溶融押出することでエレクトレットフィルム用混合物1を得た。リップ開度1mmのTダイに繋がれた押出機に前記エレクトレットフィルム用混合物1を投入して成形を行い、キャストロールに導かれて厚みが100μmの無孔膜状物を得た。その後、フィルムテンター設備(京都機械社製)にて、延伸温度100℃で横方向に7倍延伸し、多孔質フィルムを得た。
得られた多孔質フィルムをアース板に乗せ、針状電極を使用し、電極間距離20mmで10kVの電圧をかけ帯電処理を行なうことで、エレクトレットフィルムを得た。
(Formation of electret film)
100 parts by mass of polypropylene resin (A-1), 0.2 parts by mass of β-crystal nucleating agent (B-1), and 0.1 part by mass of antioxidant (C-1) are mixed and fed into a twin-screw extruder. A mixture 1 for an electret film was obtained by melt-extrusion at 280°C. The electret film mixture 1 was put into an extruder connected to a T-die with a lip opening of 1 mm, molded, and guided to cast rolls to obtain a non-porous film having a thickness of 100 μm. Thereafter, the film was stretched 7 times in the transverse direction at a stretching temperature of 100° C. using a film tenter (manufactured by Kyoto Kikai Co., Ltd.) to obtain a porous film.
The obtained porous film was placed on an earth plate, and an electret film was obtained by applying a voltage of 10 kV using a needle-like electrode with a distance between the electrodes of 20 mm and performing an electrification treatment.

(実施例1)
ポリプロピレン系樹脂(A-1)100質量部、β晶核剤(B-1)0.2質量部、酸化防止剤(C-1)0.1質量部を混合して、二軸押出機にて280℃で溶融押出することで保護フィルム用混合物1を得た。リップ開度1mmのTダイに繋がれた押出機に前記保護フィルム用混合物1を投入して成形を行い、キャストロールに導かれて厚みが55μmの無孔膜状物1を得た。その後、フィルムテンター設備(京都機械社製)にて、延伸温度100℃で横方向に7倍延伸し、厚み10μmの多孔質フィルム(保護フィルム1)を得た。
上記保護フィルム1の内側に、片面に接着層を有する電極として、導電性銅箔粘着テープ「E20CU」(DIC社製、電極厚み9μm、接着層厚み11μm)を19cm角に切り出したものを2枚貼り合わせ、保護フィルム上に2つの電極に接続する電極タブを形成した。
その後、2つの電極間に、20cm角に切り出したエレクトレットフィルムを、電極からはみ出さないように挟み込み、ヒートシーラーを用いて保護フィルムの端部同士を熱融着することで積層圧電シートを作製した。
電極タブは、保護フィルムの端部を融着することで形成された袋の内側から外側に延出していた。
(Example 1)
100 parts by mass of polypropylene resin (A-1), 0.2 parts by mass of β-crystal nucleating agent (B-1), and 0.1 part by mass of antioxidant (C-1) are mixed and fed into a twin-screw extruder. A protective film mixture 1 was obtained by melt-extrusion at 280°C. The protective film mixture 1 was put into an extruder connected to a T-die with a lip opening of 1 mm, molded, and led to a cast roll to obtain a non-porous membrane 1 having a thickness of 55 μm. Thereafter, the film was stretched 7 times in the horizontal direction at a stretching temperature of 100° C. using a film tenter (manufactured by Kyoto Kikai Co., Ltd.) to obtain a porous film (protective film 1) having a thickness of 10 μm.
Inside the protective film 1, as an electrode having an adhesive layer on one side, two pieces of conductive copper foil adhesive tape "E20CU" (manufactured by DIC, electrode thickness 9 μm, adhesive layer thickness 11 μm) were cut into 19 cm squares. After sticking together, an electrode tab connecting to the two electrodes was formed on the protective film.
Thereafter, an electret film cut into 20 cm squares was sandwiched between two electrodes so as not to protrude from the electrodes, and the ends of the protective films were heat-sealed using a heat sealer to produce a laminated piezoelectric sheet. .
The electrode tab extended from the inside to the outside of the bag formed by fusing the ends of the protective film.

(実施例2)
無孔膜状物の厚みを100μmとすること以外は実施例1と同じ方法で、無孔膜状物2を得た。その後、フィルムテンター設備(京都機械社製)にて、延伸温度100℃で横方向に7倍延伸し、厚み20μmの多孔質フィルム(保護フィルム2)を得た。
上記保護フィルム2を用いて、実施例1と同じ方法により積層圧電シートを作製した。
(Example 2)
A nonporous membrane 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the nonporous membrane was 100 μm. Thereafter, the film was stretched 7 times in the horizontal direction at a stretching temperature of 100° C. using a film tenter (manufactured by Kyoto Kikai Co., Ltd.) to obtain a porous film (protective film 2) having a thickness of 20 μm.
A laminated piezoelectric sheet was produced in the same manner as in Example 1 using the protective film 2 described above.

(比較例1)
厚み40μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(三菱ケミカル社製、無孔フィルム)を保護フィルムとして用い、実施例1と同じ方法により積層圧電シートを作製した。
(Comparative example 1)
A laminated piezoelectric sheet was produced in the same manner as in Example 1, using a polyethylene terephthalate film (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, non-porous film) with a thickness of 40 μm as a protective film.

実施例および比較例で得られた積層圧電シートに関して、厚み、空孔率、β晶生成能、出力電圧、耐水性について以下の方法で測定・評価した。 The thickness, porosity, β-crystal forming ability, output voltage, and water resistance of the laminated piezoelectric sheets obtained in Examples and Comparative Examples were measured and evaluated by the following methods.

(1)厚み
1/1000mmのダイアルゲージを用いて、保護フィルム及びエレクトレットフィルムの厚みを無作為に10点測定して、それぞれの平均値を求めた。
(1) Thickness Using a dial gauge of 1/1000 mm, the thickness of the protective film and the electret film was randomly measured at 10 points, and each average value was obtained.

(2)空孔率
保護フィルム及びエレクトレットフィルムをそれぞれ幅100mm×長さ100mmに切り出し、測定用サンプルとした。測定用サンプルの実質量W1を測定し、樹脂組成物の密度に基づいて空孔率が0%の場合の質量W0を計算し、これらの値から下記式に基づいて空孔率を算出した。
空孔率(%)={(W0-W1)/W0}×100
なお、比較例1の保護フィルムは無孔フィルムであるため、空孔率の測定を行わずに「-」と表記する。
(2) Porosity Each of the protective film and the electret film was cut into a width of 100 mm and a length of 100 mm to obtain a sample for measurement. The actual weight W1 of the measurement sample was measured, the weight W0 when the porosity was 0% was calculated based on the density of the resin composition, and the porosity was calculated from these values according to the following formula.
Porosity (%) = {(W0-W1)/W0} x 100
Since the protective film of Comparative Example 1 is a non-porous film, it is indicated as "-" without measuring the porosity.

(3)β晶生成能
以下に示す方法で、保護フィルム及びエレクトレットフィルムのDSC測定を行った。まず、窒素雰囲気下で40℃から200℃まで10℃/分で昇温し、1分間保持した後、40℃まで10℃/分で冷却した。1分保持後、再度10℃/分で昇温した際に観測される融解ピークについて、145~157℃の温度領域にピークが存在する融解をβ晶の融解ピーク、158℃以上にピークが観察される融解をα晶の融解ピークとして、高温側の平坦部を基準に引いたベースラインとピークに囲まれる領域の面積から、それぞれの融解熱量を求め、α晶の融解熱量をΔHα、β晶の融解熱量をΔHβとし、以下の式により算出した。
β晶生成能(%)=〔ΔHβ/(ΔHα+ΔHβ)〕×100
(3) β-Crystal Formation Ability A protective film and an electret film were subjected to DSC measurement by the following method. First, the temperature was raised from 40° C. to 200° C. at a rate of 10° C./min in a nitrogen atmosphere, held for 1 minute, and then cooled to 40° C. at a rate of 10° C./min. After holding for 1 minute, the melting peaks observed when the temperature was raised again at 10 ° C./min. Using the melting peak of the α crystal as the melting peak, the base line drawn based on the flat part on the high temperature side and the area of the region surrounded by the peak are used to obtain the respective heats of fusion, and the heat of fusion of the α crystals is ΔHα, β crystal was calculated by the following formula, with the heat of fusion of ΔHβ.
β-crystal formation ability (%) = [ΔHβ/(ΔHα+ΔHβ)]×100

(4)出力電圧
水平台上に積層圧電シートを置き、その上に10mm厚の発泡ポリエチレン板を置き、さらにその上に2mm厚のポリカーボネート板を置いた。発泡ポリエチレン板およびポリカーボネート板のサイズはどちらも20cm角サイズである。このとき、積層圧電シートから高さ30cmの地点から直径9.7cm、重量187.8gのソフトボールを垂直落下させ、その際に発生する出力電圧のピーク値を、オシロスコープを用いることで測定した。測定は5回行い、出力電圧ピーク値の平均を算出した。
(4) Output Voltage A laminated piezoelectric sheet was placed on a horizontal table, a polyethylene foam plate of 10 mm thickness was placed thereon, and a polycarbonate plate of 2 mm thickness was placed thereon. Both the foamed polyethylene plate and the polycarbonate plate are 20 cm square. At this time, a softball with a diameter of 9.7 cm and a weight of 187.8 g was vertically dropped from a point of 30 cm in height from the laminated piezoelectric sheet, and the peak value of the output voltage generated at that time was measured using an oscilloscope. The measurement was performed 5 times, and the average of the output voltage peak values was calculated.

(5)耐水性
積層圧電シートを25℃の水に10分浸漬した後、風乾させてから上記(4)と同じ方法で出力電圧を測定し、式(1)により浸水前後の出力電圧の維持率を算出した。
維持率=〔(浸水試験後の出力電圧)/(ブランク(浸水試験前)の出力電圧)〕×100 (1)
維持率が80%以上である場合をA(good)、維持率が80%未満である場合をB(poor)と評価した。
(5) Water resistance The laminated piezoelectric sheet was immersed in water at 25°C for 10 minutes, air-dried, and the output voltage was measured in the same manner as in (4) above. rate was calculated.
Retention rate = [(output voltage after water immersion test)/(output voltage of blank (before water immersion test))] x 100 (1)
A case where the retention rate was 80% or more was evaluated as A (good), and a case where the retention rate was less than 80% was evaluated as B (poor).

表1に実施例、比較例に関する評価結果を示した。 Table 1 shows the evaluation results of Examples and Comparative Examples.

Figure 2022118650000001
Figure 2022118650000001

実施例1及び2の積層圧電シートは、保護フィルムを有することにより、浸水後も出力電圧が著しく低下することがなく、耐水性を有していることが確認できた。
また、実施例1及び2の積層圧電シートは、保護フィルムが多孔質フィルムであることによって、積層圧電シートに印加した圧力が分散され、エレクトレットの広範囲に力が伝播しやすいため、無孔フィルムを用いた比較例1よりも出力電圧が高く、圧電特性が良好であった。
It was confirmed that the laminated piezoelectric sheets of Examples 1 and 2 had water resistance without a significant drop in output voltage even after being submerged in water due to the protective film.
In addition, in the laminated piezoelectric sheets of Examples 1 and 2, since the protective film is a porous film, the pressure applied to the laminated piezoelectric sheet is dispersed, and the force is easily propagated over a wide range of the electret. The output voltage was higher than that of Comparative Example 1 used, and the piezoelectric characteristics were good.

Claims (10)

エレクトレットフィルム、電極、及び保護フィルムがこの順に少なくとも設けられる積層構造を有し、前記保護フィルムが多孔質フィルムである、積層圧電シート。 A laminated piezoelectric sheet having a laminated structure in which at least an electret film, an electrode and a protective film are provided in this order, wherein the protective film is a porous film. 前記エレクトレットフィルムの空孔率が0%以上50%以下である、請求項1に記載の積層圧電シート。 The laminated piezoelectric sheet according to claim 1, wherein the electret film has a porosity of 0% or more and 50% or less. 前記エレクトレットフィルムが多孔質フィルムである、請求項1又は2に記載の積層圧電シート。 3. The laminated piezoelectric sheet according to claim 1, wherein the electret film is a porous film. 前記エレクトレットフィルム及び/又は保護フィルムがポリオレフィン系樹脂を主成分として含有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の積層圧電シート。 4. The laminated piezoelectric sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the electret film and/or protective film contains a polyolefin resin as a main component. 前記ポリオレフィン系樹脂が、80%以上のβ晶生成能を有するポリプロピレン系樹脂である請求項4に記載の積層圧電シート。 5. The laminated piezoelectric sheet according to claim 4, wherein the polyolefin resin is a polypropylene resin having a β-crystal forming ability of 80% or more. 前記保護フィルムの空孔率が0%超50%以下である請求項1~5のいずれか1項に記載の積層圧電シート。 The laminated piezoelectric sheet according to any one of claims 1 to 5, wherein the protective film has a porosity of more than 0% and not more than 50%. 前記エレクトレットフィルムの厚さが10μm以上200μm以下である請求項1~6のいずれか1項に記載の積層圧電シート。 The laminated piezoelectric sheet according to any one of claims 1 to 6, wherein the electret film has a thickness of 10 µm or more and 200 µm or less. 前記保護フィルムの厚さが1μm以上100μm以下である請求項1~7のいずれか1項に記載の積層圧電シート。 The laminated piezoelectric sheet according to any one of claims 1 to 7, wherein the protective film has a thickness of 1 µm or more and 100 µm or less. 前記保護フィルムの端部が融着され、袋状になり内部を密閉する、請求項1~8のいずれか1項に記載の積層圧電シート。 The laminated piezoelectric sheet according to any one of claims 1 to 8, wherein the end portions of the protective film are fused to form a bag and seal the inside. 請求項1~9のいずれか1項に記載の積層圧電シートを用いたセンサーデバイス。 A sensor device using the laminated piezoelectric sheet according to any one of claims 1 to 9.
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