JPH0788016B2 - β相ポリ弗化ビニリデンフイルムの製法 - Google Patents

β相ポリ弗化ビニリデンフイルムの製法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ポリ弗化ビニリデン(以下、PVF2と称するこ
とがある)のフィルムおよびその製法に関する。更に具
体的には、主にβ結晶相の前記のフィルムに関する。
〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕
特開昭60−500568号公報(昭和60年4月25日公開)に
は、特にコンデンサーを製造するのに有用な改良された
ポリ弗化ビニリデンが記載されている。そのような用途
に対して、フィルムには高い誘電率および約5μm以下
の厚さが要求される。そのような厚さを使って体積効率
を達成する。すなわち、電極被覆フィルムの包装を可能
にして、横断厚さあたりの容量性プレートの最大数を達
成する。
前記特開昭公報に記載のフィルムは前記の基準を提供す
るのに非常に有効であった。しかしながら、そのフィル
ムは主にα相だけであり、充分な機械的強度をもってい
るが、優れた機械的強度をもつわけではない。結果とし
て、例えばβ相フィルムにおいて現れる優れた機械的強
度を達成することができたとした場合と比べれば、前記
のフィルムを取扱うのには注意が必要になる。更に、α
相だけの生成は、PVF2フィルムを、製造されたままで圧
電性または焦電性(これらは主にβ相結晶構造を必要と
する)に対して使用することができないことを意味して
いた。
α相PVF2フィルムからβ相フィルムへの変換はそのフィ
ルムを配向することにより、例えば一軸または二軸にそ
れを延伸することによって実施することは古くから知ら
れていた。あるいは、米国特許第4,392,178号および第
4,365,283号各明細書には、α相からβ相への変換は、
すでにキャストされたPVF2フィルムをコロナ放電に露す
ことによって達成することができることを開示してい
る。しかしながら、その技術は時間を消費するものであ
り、特に二軸延伸が必要な場合にはそうである。
本発明の目的は、更に加工することなく、キャストまた
は押出したままで主にβ相であるキャストまたは押出PV
F2フィルムの製法を提供することにある。本明細書にお
いて「主に」とは、結晶構造の少なくとも75重量%を意
味し、そして「β相」とは、赤外スペクトルに関して検
査した場合に波数510cm-1にピークを発生する結晶構造
を意味する。本発明以前においては、前記の結果を達成
する公知の方法は存在しなかった。
〔問題点を解決するための手段〕
前記の目的は、 (a)絶縁性ポリマー支持体の少なくとも1表面を、そ
の支持体表面をイオン化するのに充分な時間、電圧およ
び電流でA.C.コロナ放電に露し、そして (b)その後で、前記ポリマー支持体の露した表面上に
溶融PVF2をキャスチングし、そしてその際にPVF2の融点
より少なくとも40℃低い温度にキャストPVF2を冷却する ことを含んでなる、β相ポリ弗化ビニリデンフィルムの
製法によって達成される。
以下、本発明を特に薄いフィルムの形のPVF2の製造に関
して説明する。更に、本発明は任意の形(薄いフィルム
または他の形)のPVF2の製造に応用することができる。
本発明は、絶縁性ポリマー支持体の充分なA.C.コロナ放
電処理を行なうと、PVF2が、それをコロナ放電処理した
前記支持体表面上にキャストした場合に、キャストとし
てβ相形をとるという予想外の発見に基づくものであ
る。本明細書において「キャストする」とは、どのよう
な支持体を使用しようと、その上へ溶融ポリマーを放出
することを意味する。そのキャスチングとしては押出機
からの放出(ejection)が含まれる。充分であるために
は、コロナ放電は電極上で約1,000〜約6,000ボルト(ピ
ークからピークで測定)の電荷をもち、放電は約10〜約
30アンペアの電流で起きる。本明細書において、「A.
C.」とは、バイアスA.C.も含む。なぜなら、これも許容
されるからである。周波数は、それが任意の値であるこ
とができるという点で、臨界的な意味をもたないものと
考えられる。好ましい値は約60Hertz〜100KHである。コ
ロナ放電を600ボルトおよび30アンペアで操作するのが
非常に好ましい。前記の範囲内で操作する通常のA.C.コ
ロナ放電で充分である。放電の中にポリマー支持体を前
進させる速度は、イオン化が起きる限り、前記の電圧お
よび周波数の範囲を越える因子ではないものと考えられ
る。
任意の絶縁性ポリマー支持体を使用して本発明を実施す
ることができる。本明細書において「絶縁性」とは、少
なくとも108ohm−cmの抵抗率をもつポリマーを意味す
る。有用なポリマーとしては、例えばポリエステル例え
ばポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、およびポリスチレン、並びにPVF2のコポリマ
ーが含まれる。
更に、前記の支持体上にPVF2をキャストする際またはキ
ャストした後で、PVF2を冷却し、5秒以内にPVF2の融点
より少なくとも40℃低い温度すなわち約130℃以下の温
度に到達させることを見出した。支持体をキャスト領域
に供給する際にポリマー支持体を24℃以下の温度に維持
することによって前記の点を実施するのが最も好まし
い。
場合により、キャストフィルムがネックインするのを防
止するのも好ましい(但し、必要というわけではな
い)。そうでなければ、支持体の幅全体を使用しない。
これは、PVF2をキャストした直後にキャストPVF2をニッ
プローラー下に通すことによって実施するのが最も好ま
しい。前記のニップローラーのギャップは、押出の呼称
厚さと支持体厚さとの和にセットする。
次に、得られたPVF2フィルムを支持体から剥がすことが
できる。それは、主に(すなわち少なくとも75重量%)
β相の相構造をもつ結晶である。それ自体、α相フィル
ムと比較して、優れた機械的強度、圧電性および焦電性
をもつ。キャスチング機構例えば押出ダイのギャップに
依存して、キャストとしてのPVF2フィルムの厚さは1〜
約50μmである。コンデンサー誘電体の製造に最も好ま
しくは、厚さは約10μm以下である。なぜなら、電子部
品の傾向が小形化に向かっているからである。
本発明の少なくとも若干のβ相PVF2フィルムは、通常の
フィルム(PVF2フィルムを高D.C.コロナ放電に露すこと
によってβ相を誘起する)とその下部構造(substructu
re)で区別することができる。前記の場合、フィルムの
内層面が、弗素となる原子の非常に高い百分率を示す。
この内層面構造は双極子の回転によって起こり、弗素を
表面に向かって上方に配向する。この点は、正味バイア
スをもたないA.C.コロナ放電によって製造された本発明
のPVF2フィルムには当てはまらない。逆に、従来の製品
と比較して、表面に隣接する弗素原子の濃度欠損が少な
くとも10重量%存在する。
その後、フィルムの圧電性を充分に利用するために、通
常の技術でフィルムをポール化(pole)することができ
る。
フィルムのβ相の特性は、例えば米国特許第4,298,719
号明細書第5欄第23〜42行に記載の赤外吸収分光分析法
で測定する。具体的には、吸収分光分析曲線を510cm-1
および530cm-1で曲線値を検査する。510のピークはβ相
の特徴であり、530のピークはα相の特徴である。各ピ
ークの曲線の下の面積を測定することにより、結晶相の
重量%は式 %=D510/(D510+D530)×100 (式中、DXは510ピークまたは530ピークの曲線の下の面
積である) を使用して得る。
主に510ピークのフィルムの製造と一致して、本発明で
得るβ相は、従来公知の通常のβ相の新規の変形である
ことができるものと考えられる。その理由は本発明のす
べてのフィルムが独特の第1回(first−time)溶融曲
線をもつからである。温度24℃に維持したA.C.コロナ放
電処理(600ボルト)ポリエチレンテレフタレート支持
体上に呼称押出器厚さ7μmでキャストしたPVF2ホモポ
リマー(24℃での固有粘度約0.7)から生成した曲線を
第1図に示す。すなわち、熱流を通常の方法で温度の関
数として測定する。曲線におけるくぼみはポリマーの溶
融を示すものである。しかしながら、ポリマーは2つの
溶融段階を経過する。
第1のものは、第2のものよりも約6℃低い温度であ
る。更に、より低温の溶融ピークは、より高温の溶融ピ
ークの曲線の下の面積と少なくとも等しい面積そして実
際には多い面積をもつという事実から明らかなとおり、
第1溶融段階においてより多く溶融する。前記の曲線下
の面積は、第1図のグラフを逆にし、通常の方法で面積
を測定することにより測定する。あるいは、グラフを逆
にせずに、曲線の上の面積を測定する。定量的に言う
と、168.0℃のピークの面積は約48.3Joule/gであり、17
4.6℃のピークの面積は約9.29Joule/gである。
2つのピークが形成される正確な温度は、キャスチング
前のPVF2の固有粘度の関数であるものと思われる。従っ
て、第2図のPVF2は固有粘度約1.1をもち、これは第1
図のPVF2の固有粘度よりも約40%高い。このフィルム
は、第1図のフィルムの方法でキャストした。低温ピー
クは168.4℃に現われ、これは第1図のPVF2のものより
も0.4℃高い。高温ピークは174.7℃に現われ、これは第
1図のPVF2のものよりもわずかに0.1℃高い。低温ピー
ク曲線下の面積は51.0Joule/gであり、高温ピーク面積
は8.12Joule/gであった。第1図と同様に、低温ピーク
面積は高温ピーク面積よりも大幅に大きい。
前記の第1回溶融ピークは破壊試験だけで決定すること
ができることを理解されたい。すなわち、溶融の後でβ
相構造が失われ、再溶融曲線は完全に異なる。第3図
は、第1図の試料の再溶融曲線を示す。
比較例として、米国特許第4,298,719号明細書(1981年1
1月3日発行)に記載の方法と同じであると考えられる
方法で通常のPVF2フィルムを調製した。すなわち、固有
粘度0.7の弗化ビニリデンホモポリマーを、呼称厚さ160
μmのシートとして押出した。次に、温度80℃で押出方
向に延伸比4倍で一軸延伸した。その後、温度120℃で
垂直方向に延伸比4倍で延伸し、フィルムの二軸配向に
よってβ相結晶構造への変換を完成させた。これを第1
回溶融操作にかけると、第4図に示すとおり単独ピーク
が175.3℃にのみ観察され、曲線下面積は59.1Joule/gで
あった。興味深いことに、この値は、第2図の2つのピ
ークの曲線下面積の合計とほぼ等しい。
もう1つの比較例を実施した(図示してない)。第1図
および第2図のフィルムとの唯一の差は、ポリマー支持
体に予備的コロナ対電処理を行なわなかった点である。
前記の赤外線吸収分光分析法で測定したところ、キャス
トPVF2フィルムはα相の結晶構造だけであった。
〔発明の効果〕
本発明の有利な技術的効果は、時間のかかる追加工程の
必要なしに、β相PVF2フィルムがキャストのままで提供
されることである。
本発明の有利な技術的効果は、従来技術によって従来入
手されていたキャストのままのPVF2フィルムと比べて優
れた機械的強度、圧電性および焦電性をキャストのまま
の形でもつPVF2フィルムの製法を提供する。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は、PVF2フィルムに与えた熱流(マイク
ロワット)とフィルム温度とをプロットしてフィルムの
溶融挙動を測定したPVF2フィルム溶融曲線を示すグラフ
であり、第1図、第2図および第4図は第1回溶融曲線
であるのに対し、第3図は第1回溶融をすでに経験した
PVF2キャストフィルムに与えた再溶融曲線である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)絶縁性ポリマー支持体の少なくとも
    1表面を、その支持体表面をイオン化するのに充分な時
    間、電圧および電流でA.C.コロナ放電に露し、そして (b)その後で、前記ポリマー支持体の露した表面上に
    溶融ポリ弗化ビニリデンをキャスチングし、そしてその
    際にポリ弗化ビニリデンの融点より少なくとも40℃低い
    温度にキャストポリ弗化ビニリデンを冷却する ことを含んでなる、β相ポリ弗化ビニリデンフィルムの
    製法。
JP3354787A 1986-02-19 1987-02-18 β相ポリ弗化ビニリデンフイルムの製法 Expired - Lifetime JPH0788016B2 (ja)

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JPS62193812A JPS62193812A (ja) 1987-08-26
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