JPH0191412A - 高分子圧電フィルムの製造方法 - Google Patents
高分子圧電フィルムの製造方法Info
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- JPH0191412A JPH0191412A JP62113422A JP11342287A JPH0191412A JP H0191412 A JPH0191412 A JP H0191412A JP 62113422 A JP62113422 A JP 62113422A JP 11342287 A JP11342287 A JP 11342287A JP H0191412 A JPH0191412 A JP H0191412A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電気音響変換器や電気ｍ成度換器あるいは感
圧素子等に用いられる高分子圧電フィルムの製造方法に
関する。
圧素子等に用いられる高分子圧電フィルムの製造方法に
関する。
〔発明の概要）
本発明は、高分子フィルムを移動させながら該高分子フ
ィルムにパルス状電圧を印加し、上記高分子フィルムに
蓄積された電荷を上記パルス状電圧のオフ期間中に放電
させ、上記高分子フィルムを連続的にエレクトレット化
することにより、高電圧による高分子フィルムの連続的
な分極処理を可能にし、圧電特性の良好な高分子圧電フ
ィルムを分留り良く製造しようとするものである。
ィルムにパルス状電圧を印加し、上記高分子フィルムに
蓄積された電荷を上記パルス状電圧のオフ期間中に放電
させ、上記高分子フィルムを連続的にエレクトレット化
することにより、高電圧による高分子フィルムの連続的
な分極処理を可能にし、圧電特性の良好な高分子圧電フ
ィルムを分留り良く製造しようとするものである。
コンデンサマイクロフォンのエレクトレノト膜などとし
て用いられる高分子圧電フィルムは、例えばポリフッ化
ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニル等の高
分子フィルムを軟化点近傍の温度に加熱して数倍に延伸
した後に、フィルム両面に蒸着等により電極を形成して
絶縁フィルムを重ねてロール状に巻装し、上記電極間に
直流電圧を印加した状態で室温から加熱し冷却すること
により、上記高分子フィルムをエレクトレット化する第
１の方法により製造していた。例えばポリフッ化ビニリ
デン単一重合体、あるいはポリフッ化ビニリデンを主体
とするこれと共重合可能な４フツ化エチレン、６フツ化
プロピレン、３フツ化塩化エチレン、３フツ化エチレン
、フッ化ビニル等の単量体との共重合体から成るポリフ
ッ化ビニリデン樹脂フィルムを８０°Ｃ＠後に加熱して
３〜５倍程度に延伸してα型からβ型に結晶変換してか
ら電極を形成し、１２０℃前後に加熱してフィルム間に
約ＩＭＶ／ｃｍの電界を３０分程度連続的に印加して、
徐冷することにより、圧電歪定数ｄＨが２０ＰＣハ程度
の高分子圧電フィルムを製造していた。
て用いられる高分子圧電フィルムは、例えばポリフッ化
ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニル等の高
分子フィルムを軟化点近傍の温度に加熱して数倍に延伸
した後に、フィルム両面に蒸着等により電極を形成して
絶縁フィルムを重ねてロール状に巻装し、上記電極間に
直流電圧を印加した状態で室温から加熱し冷却すること
により、上記高分子フィルムをエレクトレット化する第
１の方法により製造していた。例えばポリフッ化ビニリ
デン単一重合体、あるいはポリフッ化ビニリデンを主体
とするこれと共重合可能な４フツ化エチレン、６フツ化
プロピレン、３フツ化塩化エチレン、３フツ化エチレン
、フッ化ビニル等の単量体との共重合体から成るポリフ
ッ化ビニリデン樹脂フィルムを８０°Ｃ＠後に加熱して
３〜５倍程度に延伸してα型からβ型に結晶変換してか
ら電極を形成し、１２０℃前後に加熱してフィルム間に
約ＩＭＶ／ｃｍの電界を３０分程度連続的に印加して、
徐冷することにより、圧電歪定数ｄＨが２０ＰＣハ程度
の高分子圧電フィルムを製造していた。
また、上記高分子圧電フィルムの他の製造方法としては
、第３図に示すように、恒温槽２１の中に針電極２２を
高分子フィルム２３の両面から数卿程度離して設け、上
記高分子フィルム２３が巻回されている供給ロール２４
と巻取りロール２５の回転速度を制御して上記高分子フ
ィルム２３を３〜５倍程度に延伸しながら、上記針電極
２２間に高電圧を印加してコロナ放電を行うことにより
、上記高分子フィルム２３の分極処理すなわちエレクト
レット化を連続的に行う第２の方法が知られている。
、第３図に示すように、恒温槽２１の中に針電極２２を
高分子フィルム２３の両面から数卿程度離して設け、上
記高分子フィルム２３が巻回されている供給ロール２４
と巻取りロール２５の回転速度を制御して上記高分子フ
ィルム２３を３〜５倍程度に延伸しながら、上記針電極
２２間に高電圧を印加してコロナ放電を行うことにより
、上記高分子フィルム２３の分極処理すなわちエレクト
レット化を連続的に行う第２の方法が知られている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、高分子フィルム両面に電極を形成して直
流電圧を印加することにより高分子圧電フィルムを製造
する上述の第１の方法では、１箇所でも絶縁破壊が発生
すると１０一ル全体が不良品になってしまうため製造分
留りが悪いという問題点があった。また、印加電圧を上
げて圧電特性を高めようとすると、絶縁破壊の発生する
確率が高くなり上記製造分留りが極端に悪くなってしま
い、安定に製造できる高分子圧電フィルムの圧電歪定数
ｄ３１は上記２０ＰＣ／Ｎ程度が限界であった。
流電圧を印加することにより高分子圧電フィルムを製造
する上述の第１の方法では、１箇所でも絶縁破壊が発生
すると１０一ル全体が不良品になってしまうため製造分
留りが悪いという問題点があった。また、印加電圧を上
げて圧電特性を高めようとすると、絶縁破壊の発生する
確率が高くなり上記製造分留りが極端に悪くなってしま
い、安定に製造できる高分子圧電フィルムの圧電歪定数
ｄ３１は上記２０ＰＣ／Ｎ程度が限界であった。
また、上記高分子フィルムを延伸しながらコロナ放電を
利用して分極処理を連続的に行う上述の第２の方法では
、延伸処理と分極処理を同時に行うことにより短時間で
効率良く高分子圧電フィルムを製造することが可能なの
であるが、分極処理と同時に延伸処理を行っているので
、１箇所絶縁破壊が発生すると、この絶縁破壊による穴
が上記延伸により拡大されてフィルムが切断されてしま
うという問題点があり、この第２の方法でも安定に製造
できる高分子圧電フィルムの圧電歪定数ｄ、１は上記２
０ ＰＣ／Ｎ程度が限界であった。
利用して分極処理を連続的に行う上述の第２の方法では
、延伸処理と分極処理を同時に行うことにより短時間で
効率良く高分子圧電フィルムを製造することが可能なの
であるが、分極処理と同時に延伸処理を行っているので
、１箇所絶縁破壊が発生すると、この絶縁破壊による穴
が上記延伸により拡大されてフィルムが切断されてしま
うという問題点があり、この第２の方法でも安定に製造
できる高分子圧電フィルムの圧電歪定数ｄ、１は上記２
０ ＰＣ／Ｎ程度が限界であった。
そこで、本発明は、上述の如き従来の問題点に鑑み、高
電圧印加による分極処理により圧電特性の向上を図ると
ともに、絶縁破壊の発生による不良領域の拡大されるの
を防止して、高い圧電歪定数の高分子圧電フィルムを分
留り良く製造できるようにすることを目的としている。
電圧印加による分極処理により圧電特性の向上を図ると
ともに、絶縁破壊の発生による不良領域の拡大されるの
を防止して、高い圧電歪定数の高分子圧電フィルムを分
留り良く製造できるようにすることを目的としている。
本発明に係る高分子圧電フィルムの製造方法は、上述の
問題点を解決するために、高分子フィルムを移動させな
がら該高分子フィルムにパルス状電圧を印加し、上記高
分子フィルムに蓄積された電荷を上記パルス状電圧のオ
フ期間中に放電させ、上記高分子フィルムを連続的にエ
レクトレット化するようにしたことを特徴としている。
問題点を解決するために、高分子フィルムを移動させな
がら該高分子フィルムにパルス状電圧を印加し、上記高
分子フィルムに蓄積された電荷を上記パルス状電圧のオ
フ期間中に放電させ、上記高分子フィルムを連続的にエ
レクトレット化するようにしたことを特徴としている。
本発明に係る高分子圧電フィルムの製造方法では、ポリ
フッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニル
等の高分子フィルムを移動させながら該高分子フィルム
にパルス状電圧を印加することにより、上記パルス状電
圧の印加部分を高い電圧にて短時間で分極させる。ここ
で、高分子フィルムは、高電圧を連続的に印加すると絶
縁破壊が発生し易いが、短時間であれば高い電圧を印加
しても絶縁破壊が発生することなく、パルス状の高い電
圧にて短時間で分極することができる。また、高分子フ
ィルムは、印加電圧により電荷が蓄積され帯電するので
、電圧印加を停止しても、上記電荷によって絶縁破壊が
発生する虞れがある。
フッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニル
等の高分子フィルムを移動させながら該高分子フィルム
にパルス状電圧を印加することにより、上記パルス状電
圧の印加部分を高い電圧にて短時間で分極させる。ここ
で、高分子フィルムは、高電圧を連続的に印加すると絶
縁破壊が発生し易いが、短時間であれば高い電圧を印加
しても絶縁破壊が発生することなく、パルス状の高い電
圧にて短時間で分極することができる。また、高分子フ
ィルムは、印加電圧により電荷が蓄積され帯電するので
、電圧印加を停止しても、上記電荷によって絶縁破壊が
発生する虞れがある。
本発明では、電圧印加により高分子フィルムに蓄積され
た電荷を上記パルス状電圧のオフ期間中に放電させるこ
とにより、上記電荷による絶縁破壊の発生を防止すると
ともに、仮に、絶縁破壊が発生したとしても該絶縁破壊
の進行拡大を防止する。
た電荷を上記パルス状電圧のオフ期間中に放電させるこ
とにより、上記電荷による絶縁破壊の発生を防止すると
ともに、仮に、絶縁破壊が発生したとしても該絶縁破壊
の進行拡大を防止する。
このように、高分子フィルムを移動させながらパルス状
電圧の印加による分極処理と蓄積電荷の放電を繰り返し
行うことにより、上記高分子フィルムを連続的にエレク
トレフト化して高い圧電歪定数（１，＋の高分子圧電フ
ィルムを分留り良く製造することができる。
電圧の印加による分極処理と蓄積電荷の放電を繰り返し
行うことにより、上記高分子フィルムを連続的にエレク
トレフト化して高い圧電歪定数（１，＋の高分子圧電フ
ィルムを分留り良く製造することができる。
フッ化ビニリデン系樹脂フィルムについて、第１回に示
す装置にて延伸処理および分極処理を行い高分子圧電フ
ィルムを製造した。
す装置にて延伸処理および分極処理を行い高分子圧電フ
ィルムを製造した。
第１図に示す装置において、供給ロールｌに巻装されて
いる高分子フィルム２は、上記供給ロール１から送り出
され、１対の加熱ロール３，４間を通過して、巻取りロ
ール５に巻き取られる。
いる高分子フィルム２は、上記供給ロール１から送り出
され、１対の加熱ロール３，４間を通過して、巻取りロ
ール５に巻き取られる。
上記供給ロール１と巻取りロール５は、各回転速度が可
変自在で、その回転速度の比を製造する高分子圧電フィ
ルムの延伸倍率に応じて設定することができるようにな
っている。
変自在で、その回転速度の比を製造する高分子圧電フィ
ルムの延伸倍率に応じて設定することができるようにな
っている。
また、上記各加熱ロール３，４は、それぞれ誘導加熱コ
イル６．７を内蔵しており、誘導加熱により０〜１５０
℃の範囲で温度制御できるようになっている。さらに、
上記各加熱ロール３，４は、それぞれ導電性金属にて形
成されており、摺接電極８．９を介してパルス電源ＩＯ
の各出力端子１１．１２に電気的に接続されている。そ
して、この１対の加熱ロール３．４は、その間を通過す
る高分子フィルム２を圧力がＯ〜５０ｋｇ／ｃ■の範囲
で調整自在な線圧でプレスして上記高分子フィルム２の
延伸処理を行うとともに、上記パルスを源ｌＯから供給
されるパルス電圧を上記高分子フィルム２に印加して分
極処理を行うようになっている。
イル６．７を内蔵しており、誘導加熱により０〜１５０
℃の範囲で温度制御できるようになっている。さらに、
上記各加熱ロール３，４は、それぞれ導電性金属にて形
成されており、摺接電極８．９を介してパルス電源ＩＯ
の各出力端子１１．１２に電気的に接続されている。そ
して、この１対の加熱ロール３．４は、その間を通過す
る高分子フィルム２を圧力がＯ〜５０ｋｇ／ｃ■の範囲
で調整自在な線圧でプレスして上記高分子フィルム２の
延伸処理を行うとともに、上記パルスを源ｌＯから供給
されるパルス電圧を上記高分子フィルム２に印加して分
極処理を行うようになっている。
さらに、上記パルス電源１０は、直流高電圧発生回路１
３と、上記直流高電圧発生回路１３による直流高電圧出
力をスイッチングしてパルス化するスイッチ回路１４と
、上記スイッチ回路１４のスイッチング動作を制御する
スイッチ制御回路１５にて構成されている。上記スイッ
チ制御回路１４は、その可動端子１４ａが該パルス電源
１ｏの一方の出力端子１１に接続され、また、第１の固
定端子１４ｂが上記直流高電圧発生回路１３の一方の出
力端に接続され、さらに、第２の固定端子１４ｃが該パ
ルス電源１０の他方の出力端子１２および上記直流高電
圧発生回路１３の他方の出力端に接続されているととも
に接地されている。なお、上記スイッチ回路１４の制御
入力端子１４ｄは、上記スイッチ制御回路１５に接続さ
れている。
３と、上記直流高電圧発生回路１３による直流高電圧出
力をスイッチングしてパルス化するスイッチ回路１４と
、上記スイッチ回路１４のスイッチング動作を制御する
スイッチ制御回路１５にて構成されている。上記スイッ
チ制御回路１４は、その可動端子１４ａが該パルス電源
１ｏの一方の出力端子１１に接続され、また、第１の固
定端子１４ｂが上記直流高電圧発生回路１３の一方の出
力端に接続され、さらに、第２の固定端子１４ｃが該パ
ルス電源１０の他方の出力端子１２および上記直流高電
圧発生回路１３の他方の出力端に接続されているととも
に接地されている。なお、上記スイッチ回路１４の制御
入力端子１４ｄは、上記スイッチ制御回路１５に接続さ
れている。
そして、このパルス電源１０は、上記スイッチ回路１４
の可動端子１４ａが第１の固定端子１４ｂと導通してい
る期間に、上記直流高電圧発生回路゛１３による直流高
電圧出力を各出力端子１１，１２から出力して上記加熱
ロール３，４間を通過中の高分子フィルム２にパルス電
圧を印加し、また、上記スイッチ回路１４の可動端子１
４ａが第２の固定端子１４ｃと導通している期間に上記
加熱ロール３，４間を短絡して、上記高分子フィルム２
に蓄積されている電荷を放電させるようになっている。
の可動端子１４ａが第１の固定端子１４ｂと導通してい
る期間に、上記直流高電圧発生回路゛１３による直流高
電圧出力を各出力端子１１，１２から出力して上記加熱
ロール３，４間を通過中の高分子フィルム２にパルス電
圧を印加し、また、上記スイッチ回路１４の可動端子１
４ａが第２の固定端子１４ｃと導通している期間に上記
加熱ロール３，４間を短絡して、上記高分子フィルム２
に蓄積されている電荷を放電させるようになっている。
上述の如き構成の製造装置では、厚み５０μｍ。
輻３０ｃｍのフン化ビニリデン系樹脂フィルムについて
、７ＭＶ／Ｃｍ程度の電界をフッ化ビニリデン系樹脂フ
ィルムにパルス電圧にて印加して、絶縁破壊を発生する
ことなく安定に分極処理を行うことができた。また、上
記製造装置において、加熱ロール３，４間の線圧を２８
ｋｇ／ｃｍ、パルス電圧のオン時間を０．５秒、オフ時
間を０．２秒として、７０″Ｃ，１０５°Ｃの各加熱ロ
ール温度にて延伸倍率４倍で延伸処理を行いながら印加
電圧を変化させ、また、１０５°Ｃの加熱ロール温度に
て延伸倍率５倍で延伸処理を行いながら印加電圧を変化
させて分極処理を行ったところ、第２図に示すような各
圧電歪定数ｄ□の高分子圧電フィルムを安定に製造する
ことができた。
、７ＭＶ／Ｃｍ程度の電界をフッ化ビニリデン系樹脂フ
ィルムにパルス電圧にて印加して、絶縁破壊を発生する
ことなく安定に分極処理を行うことができた。また、上
記製造装置において、加熱ロール３，４間の線圧を２８
ｋｇ／ｃｍ、パルス電圧のオン時間を０．５秒、オフ時
間を０．２秒として、７０″Ｃ，１０５°Ｃの各加熱ロ
ール温度にて延伸倍率４倍で延伸処理を行いながら印加
電圧を変化させ、また、１０５°Ｃの加熱ロール温度に
て延伸倍率５倍で延伸処理を行いながら印加電圧を変化
させて分極処理を行ったところ、第２図に示すような各
圧電歪定数ｄ□の高分子圧電フィルムを安定に製造する
ことができた。
ここで、第２図において、Ｏ印は延伸倍率４倍。
加熱ロール温度７０°Ｃ１×印は延伸倍率４倍、加熱ロ
ール温度１０５°Ｃ１さらに、・印は延伸倍率５倍、加
熱ロール温度１０５”Ｃの各条件下における各圧電歪定
数ａＳ＋の実測結果を示している。
ール温度１０５°Ｃ１さらに、・印は延伸倍率５倍、加
熱ロール温度１０５”Ｃの各条件下における各圧電歪定
数ａＳ＋の実測結果を示している。
上記第２図に示した実測結果から明らかなように、７０
°Ｃおよび１０５ ’Ｃの加熱ロール温度では延伸倍率
４倍で延伸処理を行いながら、５ＭＶ／ｃｍ程度の電界
をフン化ビニリデン系樹脂フィルムにパルス電圧にて印
加して分極処理を行うことより圧電歪定数ｄｆｆｌが２
５ＰＣ／Ｎ程度の高分子圧電フィルムを製造することが
でき、さらに、１０５°Ｃの加熱ロール温度では延伸倍
率４倍で延伸処理を行いながら、６ＭＶ／ｃｍ程度の電
界をフッ化ビニリデン系樹脂フィルムにパルス電圧にて
印加して分挽処理を行うことより圧電歪定数ｄ３１が３
０ＰＣ／Ｎ程度の高分子圧電フィルムを製造することが
できた。
°Ｃおよび１０５ ’Ｃの加熱ロール温度では延伸倍率
４倍で延伸処理を行いながら、５ＭＶ／ｃｍ程度の電界
をフン化ビニリデン系樹脂フィルムにパルス電圧にて印
加して分極処理を行うことより圧電歪定数ｄｆｆｌが２
５ＰＣ／Ｎ程度の高分子圧電フィルムを製造することが
でき、さらに、１０５°Ｃの加熱ロール温度では延伸倍
率４倍で延伸処理を行いながら、６ＭＶ／ｃｍ程度の電
界をフッ化ビニリデン系樹脂フィルムにパルス電圧にて
印加して分挽処理を行うことより圧電歪定数ｄ３１が３
０ＰＣ／Ｎ程度の高分子圧電フィルムを製造することが
できた。
〔発明の効果）
上述の実施例の説明から明らかなように、本発明に係る
高分子圧電フィルムの製造方法では、高分子フィルムに
パルス状電圧を印加することにより高い電圧にて短時間
で分極処理を行うことによって高い圧電歪定数ｄ３＋を
得て、しかも、電圧印加により高分子フィルムに蓄積さ
れた電荷を上記イ′ −＝ＩＡ中・・油ｔＡｎ−ル パルス状電圧のオフ期間中に放電させることにより、上
記電荷による絶縁破壊の発生を防止するとともに、仮に
、絶縁破壊が発生したとしても該絶縁破壊の進行拡大を
防止して、上記高分子フィルムを移動させながら連続的
に効率良くエレクトレント化することができ、高い圧電
歪定数ｄｆｆｌの高分子圧電フィルムを分留り良く製造
することができる。
高分子圧電フィルムの製造方法では、高分子フィルムに
パルス状電圧を印加することにより高い電圧にて短時間
で分極処理を行うことによって高い圧電歪定数ｄ３＋を
得て、しかも、電圧印加により高分子フィルムに蓄積さ
れた電荷を上記イ′ −＝ＩＡ中・・油ｔＡｎ−ル パルス状電圧のオフ期間中に放電させることにより、上
記電荷による絶縁破壊の発生を防止するとともに、仮に
、絶縁破壊が発生したとしても該絶縁破壊の進行拡大を
防止して、上記高分子フィルムを移動させながら連続的
に効率良くエレクトレント化することができ、高い圧電
歪定数ｄｆｆｌの高分子圧電フィルムを分留り良く製造
することができる。
第１図は本発明に係る高分子圧電フィルムの製造方法に
て高分子圧電フィルムを製造するための装置の構成例を
示す模式図であり、第２図は上記装置にて製造した各高
分子圧電フィルムの圧電歪定数６３１を実測した結果を
示すグラフである。 第３図は従来の高分子圧電フィルムの製造方法にて高分
子圧電フィルムを製造するために用いられる製造装置の
構成例を示す模式図である。 ２・・・・・高分子フィルム １０・・・・パルス電源
て高分子圧電フィルムを製造するための装置の構成例を
示す模式図であり、第２図は上記装置にて製造した各高
分子圧電フィルムの圧電歪定数６３１を実測した結果を
示すグラフである。 第３図は従来の高分子圧電フィルムの製造方法にて高分
子圧電フィルムを製造するために用いられる製造装置の
構成例を示す模式図である。 ２・・・・・高分子フィルム １０・・・・パルス電源
Claims (1)
- 高分子フィルムを移動させながら該高分子フィルムに
パルス状電圧を印加し、上記高分子フィルムに蓄積され
た電荷を上記パルス状電圧のオフ期間中に放電させ、上
記高分子フィルムを連続的にエレクトレット化するよう
にしたことを特徴とする高分子圧電フィルムの製造方法
。
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