JPS5838924B2 - 同極エレクトレットの製造方法 - Google Patents
同極エレクトレットの製造方法Info
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- JPS5838924B2 JPS5838924B2 JP50034873A JP3487375A JPS5838924B2 JP S5838924 B2 JPS5838924 B2 JP S5838924B2 JP 50034873 A JP50034873 A JP 50034873A JP 3487375 A JP3487375 A JP 3487375A JP S5838924 B2 JPS5838924 B2 JP S5838924B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G7/00—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture
- H01G7/02—Electrets, i.e. having a permanently-polarised dielectric
- H01G7/021—Electrets, i.e. having a permanently-polarised dielectric having an organic dielectric
- H01G7/023—Electrets, i.e. having a permanently-polarised dielectric having an organic dielectric of macromolecular compounds
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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- Y10T29/49002—Electrical device making
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- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、無極性ポリマの箔をその溶融温度よりも低く
ガラス−ゴム転移温度（通常ガラス転移温度と称する）
よりも高い温度まで加熱した後に静電界内でエレクトレ
ットに形成し、このエレクトレット基を室温に冷却する
ことにより無極性ポリマの箔から同極エレクトレットを
製造する方法に関するものである。
ガラス−ゴム転移温度（通常ガラス転移温度と称する）
よりも高い温度まで加熱した後に静電界内でエレクトレ
ットに形成し、このエレクトレット基を室温に冷却する
ことにより無極性ポリマの箔から同極エレクトレットを
製造する方法に関するものである。
かかるエレクトレットには、誘電体の外側に形成された
電荷を注入されることにより同極電荷が与えられる。
電荷を注入されることにより同極電荷が与えられる。
直流電圧源に接続した２個の対向する電極間に箔を配置
し、静電界を増大させて一方の電極と箔との間の空気層
に破壊が生じるようにすると、イオンおよび電子が発生
し、これらが静電界により箔材科内に注入される。
し、静電界を増大させて一方の電極と箔との間の空気層
に破壊が生じるようにすると、イオンおよび電子が発生
し、これらが静電界により箔材科内に注入される。
同極電荷を箔内に注入する他の方法としては、コロナ放
電効果を用いる方法、液体を電荷部として用いる方法お
よび真空中における電子ボンバードメントを用いる方法
とがある。
電効果を用いる方法、液体を電荷部として用いる方法お
よび真空中における電子ボンバードメントを用いる方法
とがある。
無極性誘電体は同極電荷を蓄積するのに著しく適してい
るということが確かめられている。
るということが確かめられている。
無極性誘電体は、電気的なコンダクタンスが極めて小さ
く、湿気に対する親和力が小さいという特性を有してい
る。
く、湿気に対する親和力が小さいという特性を有してい
る。
無極性ポリマの代表的な例は商品名テフロン（ＴＥＦＬ
ＯＮ）で市販されている重合弗素−炭素化合物である。
ＯＮ）で市販されている重合弗素−炭素化合物である。
この材料のエレクトレット基は優れた熱安定性を呈する
。
。
本発明の目的は、著しい熱および湿気安定性を有する上
述した材料のエレクトレット基を製造する方法を提供せ
んとするにある。
述した材料のエレクトレット基を製造する方法を提供せ
んとするにある。
本発明は、無極性ポリマの箔をこのポリマのガラス転移
温度よりも高く、溶融温度よりも低い温度に加熱した後
、前記の箔に静電界を加え、これにより前記の無極性ポ
リマをエレクトレットに形成し、静電界を遮断した後に
前記の箔をある時間間隔中室温よりも高い温度に維持゛
することにより無極性ポリマの箔から同極エレクトレッ
トを製造するに当り、無極性ポリマがエレクトレットに
形成される時間中温度を増大し続け、静電界が遮断され
た後も温度を更に増大し続けることを特徴とする。
温度よりも高く、溶融温度よりも低い温度に加熱した後
、前記の箔に静電界を加え、これにより前記の無極性ポ
リマをエレクトレットに形成し、静電界を遮断した後に
前記の箔をある時間間隔中室温よりも高い温度に維持゛
することにより無極性ポリマの箔から同極エレクトレッ
トを製造するに当り、無極性ポリマがエレクトレットに
形成される時間中温度を増大し続け、静電界が遮断され
た後も温度を更に増大し続けることを特徴とする。
本発明によれば、エレクトレットの形成中および静電界
の遮断後も温度が上昇し続ける為、エレクトレットの形
成時間が著しく短縮されるとともに同極電荷の注入後に
箔内の弱い拘束電荷を極めて迅速に流出させ、過剰電荷
の除去時間が著しく短縮される。
の遮断後も温度が上昇し続ける為、エレクトレットの形
成時間が著しく短縮されるとともに同極電荷の注入後に
箔内の弱い拘束電荷を極めて迅速に流出させ、過剰電荷
の除去時間が著しく短縮される。
更に本発明によればエレクトレットの製造に必要とする
エネルギーがわずかで足りるという利点が得られる。
エネルギーがわずかで足りるという利点が得られる。
注入電荷は異なるエネルギーのトラップ内に保持される
。
。
電荷注入後は選択した増大する高温度で電荷が箔の外側
から、すなわち電荷が最も弱い結合をしているトラップ
から箔の内側に移動する。
から、すなわち電荷が最も弱い結合をしているトラップ
から箔の内側に移動する。
この移動は増大する高温度により電荷の移動度が増大す
る為に生じる。
る為に生じる。
温度を高くすればするほど電荷は一層容易に移動する。
エレクトレット基を増大する高温度に保つ時間の長さも
電荷の移動に関係する。
電荷の移動に関係する。
この時間を長くすればするほど多くの電荷が内方に移動
する。
する。
いわゆる深いエネルギートラップに位置するエレクトレ
ット基の電荷のみがそのまま維持される。
ット基の電荷のみがそのまま維持される。
その理由はこれらの電荷が最も強く拘束されている為で
ある。
ある。
湿気はエレクトレット基にその極めてわずかな深さまで
浸透しうるだけであり、同極電荷或は少くとも強い拘束
電荷（深いエネルギートラップ中の電荷）に及ぼすその
影響は実際的に無視しうる。
浸透しうるだけであり、同極電荷或は少くとも強い拘束
電荷（深いエネルギートラップ中の電荷）に及ぼすその
影響は実際的に無視しうる。
このようにして形成したエレクトレット基はこの「枯化
（エージング）」処理の為に著しく優れた熱安定性を有
し、湿気に対し高い電荷安定性を呈する。
（エージング）」処理の為に著しく優れた熱安定性を有
し、湿気に対し高い電荷安定性を呈する。
実験によれば電荷注入（帯電）時間はｏ、ｏｉ秒〜１分
の範囲、好適には０．１秒〜５秒の範囲とする必要があ
るということを確かめた。
の範囲、好適には０．１秒〜５秒の範囲とする必要があ
るということを確かめた。
本発明によるエレクトレットの製造中静電界をある値に
する。
する。
得られる単極電荷は所望電荷よりも著しく、例えば５０
φだけ多い。
φだけ多い。
この差の電荷の除去は選択温度およびその持続時間によ
って行なう。
って行なう。
この電荷の除去とは、前述したように電荷を減少させる
ことを意味するものとする。
ことを意味するものとする。
本発明による方法の場合、箔を２個の互に対向して位置
する電極間に配置し、少くとも一方の電極に薄織物状の
中間層を設け、他方の電極をエレクトレットの形成中直
流電圧源に接続するようにするのが有利である。
する電極間に配置し、少くとも一方の電極に薄織物状の
中間層を設け、他方の電極をエレクトレットの形成中直
流電圧源に接続するようにするのが有利である。
しばしば、金或はニッケルークロミウムのような真空堆
積した非酸化金属層を有する箔を用いる。
積した非酸化金属層を有する箔を用いる。
この箔が前述したテフロン材料から成る場合には、この
テフロン材料は正の電荷を設ける場合よりも負の同極電
荷を設ける場合に著しく優れた電荷安定性を呈する。
テフロン材料は正の電荷を設ける場合よりも負の同極電
荷を設ける場合に著しく優れた電荷安定性を呈する。
かかる負電荷を有するエレクトレット基を製造する為に
は、箔を両電極間に配置する場合この箔の金属層を一方
の電極に直接接触させ、この一方の電極を直流電圧源の
正端子に接続し、中間層を箔と他方の電極との間に配置
するのが好適である。
は、箔を両電極間に配置する場合この箔の金属層を一方
の電極に直接接触させ、この一方の電極を直流電圧源の
正端子に接続し、中間層を箔と他方の電極との間に配置
するのが好適である。
図面につき本発明を説明する。
第１図において、１はサーモスタットを示し、このサー
モスタット１内に２個の互に対向する電極２および３を
配置し、これら電極を電圧源４に接続し、電極２を正端
子とし、電極３を負端子とする。
モスタット１内に２個の互に対向する電極２および３を
配置し、これら電極を電圧源４に接続し、電極２を正端
子とし、電極３を負端子とする。
電極２および３間に例えばテフロンＥＥＰ（商品名）の
箔５を配置する。
箔５を配置する。
この箔５の一方の面にニクロムより成る極めて肉薄の真
空堆積した金属層６を設ける。
空堆積した金属層６を設ける。
この金属層６は湿潤雰囲気中で殆んど酸化しない。
この金属層６を正電極２と完全に接触させる。
箔５と負電極３との間にはガラス織布の中間層７を配置
する。
する。
サーモスタット１には加熱用のコイル８を設け、矢印の
方向でこの加熱用コイル８に沿ってサーモスタット１内
に空気を送り込む。
方向でこの加熱用コイル８に沿ってサーモスタット１内
に空気を送り込む。
またサーモスタット１には温度制御装置９をも設ける。
箔５の厚さは２５μとする。
ガラス織布の中間層７の厚さは０．２５ｍｍとする。
これが為、電気的な降服が可能である。
中間層中、すなわちガラス織布内の空洞中にイオンおよ
び電子が得られ、これらが電界によって基５内に注入さ
れて同極（ｈｏｍｏｐｏｌａｒ）電荷を形成する。
び電子が得られ、これらが電界によって基５内に注入さ
れて同極（ｈｏｍｏｐｏｌａｒ）電荷を形成する。
本発明方法における温度一時間曲線を第２図に示す。
温度は経験的に決めた最大温度Ｔ１まで上昇させる。
この最大温度Ｔ１はガラス−ゴム転移温度Ｔｇよりも上
で箔の溶融温度よりも下に位置させる必要がある。
で箔の溶融温度よりも下に位置させる必要がある。
ガラス−ゴム転移温度Ｔｇに相当し、温度サイクルの加
熱期間および冷却期間内にそれぞれ位置する瞬時ｔ１お
よび４２間で電極２および３を電圧源４に接続し、期間
ｔｆ中中型電界電極間に従って箔材科内に設定されるよ
うにする。
熱期間および冷却期間内にそれぞれ位置する瞬時ｔ１お
よび４２間で電極２および３を電圧源４に接続し、期間
ｔｆ中中型電界電極間に従って箔材科内に設定されるよ
うにする。
この静電界の大きさは箔に与えるべき電荷の量によって
決める。
決める。
温度曲線をＡで示し、これに関連する帯電曲線をａで示
す。
す。
この帯電曲線ａは瞬時ｔ１およびｔ２間で電荷の一部が
流出されるということを示す。
流出されるということを示す。
その量は最大温度Ｔ１および時間差（１２−１１）によ
って決まる。
って決まる。
本発明以外の他の可能な温度曲線をＢで示す。
この場合最大温度Ｔ２を瞬時ｔ３まで一定に維持する。
形成される電荷は曲線すに応じて変化する。
従って電荷の流出は、ガラス−ゴム転移温度に相当し曲
線Ｂの冷却期間内に位置する瞬時ｔ４まで延長される。
線Ｂの冷却期間内に位置する瞬時ｔ４まで延長される。
かかる電荷流出処理後、電荷の熱に対する安定性および
湿気に対する安定性の双方が著しく改善される。
湿気に対する安定性の双方が著しく改善される。
安定性の曲線はＴＳＤ（熱誘導放電：
ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ ｄｉｓｃ
ｈａｒｇｅ）法によって測定する。
ｈａｒｇｅ）法によって測定する。
この場合形成したエレクトレット基を１分当り１℃だけ
加熱し、電荷の量を連続的に測定する。
加熱し、電荷の量を連続的に測定する。
この測定はいわゆる補償法に応じて行ない、この点を考
慮して、測定した同極電荷を等価のボルト単位Ｖｅ、で
表示される。
慮して、測定した同極電荷を等価のボルト単位Ｖｅ、で
表示される。
第３ａ図は湿気に関し通常の状態にあるテフロンＦＥＰ
製エレクトレット箔の安定性曲線（曲線１１および１２
）と湿気に関し特別な状態にあるテフロンＦＥＰ製エレ
クトレット箔の安定性曲線（曲線１３および１４）とを
示す。
製エレクトレット箔の安定性曲線（曲線１１および１２
）と湿気に関し特別な状態にあるテフロンＦＥＰ製エレ
クトレット箔の安定性曲線（曲線１３および１４）とを
示す。
通常の状態と※※は２２℃−４０％ＲＨ（相対湿度）の
状態であり、特別な状態とは７０°Ｃ−１００％ＲＨの
状態である。
状態であり、特別な状態とは７０°Ｃ−１００％ＲＨの
状態である。
単極電荷を縦軸にＶ ボルト単位でプロットし、時間を
横軸に日にちの単位でプロットした。
横軸に日にちの単位でプロットした。
破線曲線で示した本発明方法によって形成した枯化（エ
ージング）したエレクトレット基は２００℃の温度でＩ
ＫＶの直流電圧を１分間与え、その後に温度を最大温度
Ｔ１＝２２０’Ｃに上昇させて形成したものである。
ージング）したエレクトレット基は２００℃の温度でＩ
ＫＶの直流電圧を１分間与え、その後に温度を最大温度
Ｔ１＝２２０’Ｃに上昇させて形成したものである。
実線曲線で示す枯化しないエレクトレット基は室温Ｔｒ
に冷却される後まで直流電圧を切断しない既知の方法に
よって形成されるものである。
に冷却される後まで直流電圧を切断しない既知の方法に
よって形成されるものである。
第３ｂ図は安定性曲線を温度の関数として示す。
曲線１５は枯化処理しない（非枯化）曲線であり、曲線
１６は本発明によって枯化処理した曲線であり、これら
曲線は一層延長する。
１６は本発明によって枯化処理した曲線であり、これら
曲線は一層延長する。
これら曲線は、７０℃の温度で１００％ＲＨの高湿気状
態での枯化エレクトレット基の安定性曲線が非枯化エレ
クトレット箔の安定性曲線よりも著しく優れているとい
うことを示す。
態での枯化エレクトレット基の安定性曲線が非枯化エレ
クトレット箔の安定性曲線よりも著しく優れているとい
うことを示す。
しかし、エレクトレット基をマイクロホン中の振動板と
して用いる場合には上述した極めて不適切な状態は実際
上流して生じない。
して用いる場合には上述した極めて不適切な状態は実際
上流して生じない。
テフロンＦＥＰ箔で行なった測定により次のデータが得
られた。
られた。
第１図は本発明方法に用いるエレクトレット形成装置の
一例を示す説明図、第２図はエレクトレット形成処理を
線図的に示すグラフ、第３図は本発明方法を用いて製造
したエレクトレット基の実験的な安定性曲線を示す線図
である。 １・・・・・・サーモスタット、２，３・・・・・・電
極、４・・・・・・電圧源、５・・・・・・箔、６・・
・・・・金属層、７・・・・・・中間層、８・・・・・
・加熱用コイル、９・・・・・・温度制御装置。
一例を示す説明図、第２図はエレクトレット形成処理を
線図的に示すグラフ、第３図は本発明方法を用いて製造
したエレクトレット基の実験的な安定性曲線を示す線図
である。 １・・・・・・サーモスタット、２，３・・・・・・電
極、４・・・・・・電圧源、５・・・・・・箔、６・・
・・・・金属層、７・・・・・・中間層、８・・・・・
・加熱用コイル、９・・・・・・温度制御装置。
Claims (1)
- １ 無極性ポリマの箔をこのポリマのガラス転移温度よ
りも高く、溶融温度よりも低い温度に加熱した後、前記
の箔に静電界を加え、これにより前記の無極性ポリマを
エレクトレットに形成し、静電界を遮断した後に前記の
箔をある時間間隔中室温よりも高い温度に維持すること
により無極性ポリマの箔から同極エレクトレットを製造
するに当り、無極性ポリマがエレクトレットに形成され
る時間中温度を増大し続け、静電界が遮断された後も温
度を更に増大し続けることを特徴とする同極エレクトレ
ットの製造方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL7403965A NL7403965A (nl) | 1974-03-25 | 1974-03-25 | Werkwijze tot het vervaardigen van een homopo- laire electreet uit een folie. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS50129999A JPS50129999A (ja) | 1975-10-14 |
| JPS5838924B2 true JPS5838924B2 (ja) | 1983-08-26 |
Family
ID=19821029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50034873A Expired JPS5838924B2 (ja) | 1974-03-25 | 1975-03-22 | 同極エレクトレットの製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4037310A (ja) |
| JP (1) | JPS5838924B2 (ja) |
| DE (1) | DE2511438A1 (ja) |
| FR (1) | FR2266276B3 (ja) |
| GB (1) | GB1493518A (ja) |
| NL (1) | NL7403965A (ja) |
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| JPS6051279B2 (ja) * | 1977-10-19 | 1985-11-13 | 呉羽化学工業株式会社 | 熱可塑性樹脂圧電性焦電性フイルムの成極方法 |
| US4397702A (en) * | 1980-01-09 | 1983-08-09 | Johnson Controls, Inc. | Fabrication of non-conductive charged sensing probe unit |
| KR100469886B1 (ko) * | 2002-07-30 | 2005-02-02 | 주식회사 비에스이 | 콘덴서 마이크로폰용 다층 다이어프램의 제조방법 |
| KR100469885B1 (ko) * | 2002-07-30 | 2005-02-02 | 주식회사 비에스이 | 반도체 백-일렉트릿의 제조방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3885301A (en) * | 1971-04-08 | 1975-05-27 | Kureha Chemical Ind Co Ltd | Pyroelectric element of polymer film |
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1974
- 1974-03-25 NL NL7403965A patent/NL7403965A/xx not_active Application Discontinuation
-
1975
- 1975-03-15 DE DE19752511438 patent/DE2511438A1/de not_active Ceased
- 1975-03-17 US US05/558,936 patent/US4037310A/en not_active Expired - Lifetime
- 1975-03-21 GB GB11904/75A patent/GB1493518A/en not_active Expired
- 1975-03-22 JP JP50034873A patent/JPS5838924B2/ja not_active Expired
- 1975-03-25 FR FR7509294A patent/FR2266276B3/fr not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3660736A (en) * | 1970-03-10 | 1972-05-02 | Kureha Chemical Ind Co Ltd | Process for the production of high-efficient electrets |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2266276B3 (ja) | 1977-12-02 |
| NL7403965A (nl) | 1975-09-29 |
| GB1493518A (en) | 1977-11-30 |
| FR2266276A1 (ja) | 1975-10-24 |
| DE2511438A1 (de) | 1975-10-09 |
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