KR101035259B1 - Fluororesin polymer electret and process for producing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 불소계 고분자 수지 일렉트렛 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내열성 불소계 고분자 수지와 페로브스카이트(perovskite) 결정구조를 갖는 유전체 입자를 포함하는 단일층 구조의 박막을 구비하는 불소계 고분자 수지 일렉트렛과, 페로브스카이트(perovskite) 결정구조를 갖는 유전체 입자가 포함된 내열성 불소계 고분자 수지 혼합용액으로 금속판을 스핀코팅하여 박막을 형성하는 단계, 상기 박막이 코팅된 금속판을 타공하여 성형하는 단계, 및, 상기 성형된 금속판에 개별적으로 전압을 인가하는 단계를 포함하여 이루어지는 불소계 고분자 수지 일렉트렛의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fluorine-based polymer resin electret and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a fluorine-based polymer having a single-layer thin film comprising a heat resistant fluorine-based polymer resin and a dielectric particle having a perovskite crystal structure. Forming a thin film by spin coating a metal plate with a heat-resistant fluorine-based polymer resin mixture solution containing a polymer resin electret and a dielectric particle having a perovskite crystal structure, and forming the thin plate by drilling the metal plate coated thereon And it relates to a method for producing a fluorine-based polymer resin electret comprising the step of applying a voltage individually to the molded metal plate.

본 발명에 의하면, 열안정성과 전하보존 특성이 우수하며, 열, 습도, 충격 등의 외부환경 조건에서 안정적인 성능 구현이 가능한 불소계 고분자 수지 일렉트렛을 제공할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.According to the present invention, it is excellent in thermal stability and charge storage characteristics, and can be expected to provide an effect of providing a fluorine-based polymer resin electret capable of implementing stable performance under external environmental conditions such as heat, humidity, impact.

일렛트렛, 압전소자, 코로나 방전, 라돈센서 Electret, Piezoelectric element, Corona discharge, Radon sensor

Description

불소계 고분자 수지 일렉트렛 및 그의 제조방법{FLUORORESIN POLYMER ELECTRET AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}Fluorine-based polymer resin electret and its manufacturing method {FLUORORESIN POLYMER ELECTRET AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 불소계 고분자 수지 일렉트렛 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 방사성 물질을 측정하는 센서에서 핵심 프로브로써 효과적인 불소계 고분자 수지 일렉트렛을 제공한다.The present invention relates to a fluorine-based polymer resin electret and a method for manufacturing the same, and provides an effective fluorine-based polymer resin electret as a core probe in a sensor for measuring radioactive material.

일렉트렛은 금속기판 위에 고분자 박막 (일례로 FEP, PTFE, PFA 등)을 접착시켜 고온의 코로나 방전을 통해 반영구적인 극성을 형성하며, 축적된 음전하의 양에 따라 성능이 결정되는 핵심부품 중 하나이다. 일렉트렛은 우수한 전하 저장특성을 지니고 있기 때문에 마이크로폰, 터치패드는 물론 각종 감지장치, 방사선량계 등의 폭넓은 산업분야에 활용되고 있다. Electret bonds a polymer thin film (eg FEP, PTFE, PFA, etc.) onto a metal substrate to form a semi-permanent polarity through high-temperature corona discharge, and is one of the key components whose performance is determined by the amount of negative charge accumulated. Since electrets have excellent charge storage characteristics, they are used in a wide range of industries such as microphones, touchpads, various sensing devices, and radiation dosimeters.

종래 일렉트렛의 제조기술은 금속 플레이트 상에 FEP 필름을 고온 접착하고, 형성된 고분자 필름 위에 고전압의 코로나 방전으로 음전하를 대전시켜 반영구적인 잔류분극 유전체를 형성한다. 유전체(dielectric substance)는 정전기장을 가할 때 전기 편극은 생기지만 직류 전류는 생기지 않게 하는 물질로써 일렉트렛은 유전체에 해당된다. Conventional electret manufacturing technology is a high temperature bonding of the FEP film on the metal plate, and charge the negative charge by high voltage corona discharge on the formed polymer film to form a semi-permanent residual polarization dielectric. A dielectric substance is a substance that generates electric polarization but no direct current when an electrostatic field is applied, and an electret corresponds to a dielectric.

일반적으로, 고분자 수지 일렉트렛은 우수한 전하 보존 특성을 지니고 있다. 이 때문에, ECM(Electret condenser microphone)과 같은 소형 음향 센서, 전화기 다이얼, 충격감지기나 기계 모터 등의 노이즈 감지장치, 라돈 측정기, 공기 청정기 필터 등의 광범위한 분야에 응용되고 있다.In general, polymer resin electrets have excellent charge retention properties. For this reason, they are applied to a wide range of fields such as small acoustic sensors such as ECM (Electret condenser microphone), telephone dials, noise detectors such as impact detectors and mechanical motors, radon detectors and air purifier filters.

그러나 이러한 고분자 수지 일렉트렛은 일반적인 환경에서는 정상적으로 작동할 수 있으나 급격한 온도나 습도의 변화 등의 열악한 환경 아래에서는 대전된 전하를 잃어버려 제 역할을 하기 어려운 단점이 있다. However, the polymer resin electret can operate normally in a normal environment, but under a poor environment such as a sudden change in temperature or humidity, it loses a charged charge and has a disadvantage in that it cannot work properly.

즉, 기존 일렉트렛은 열, 습도, 충격 등에 전하보존 특성이 떨어지기 때문에 측정값의 신뢰도가 떨어지고, 일렉트렛을 자주 갈아주어야 하는 문제가 있다. 더욱이 사용하지 않은 일렉트렛도 보존조건에 따라 성능구현의 신뢰성을 확보하기 어렵다. That is, the existing electrets have a problem in that the reliability of the measured value is lowered and the electrets need to be changed frequently because the charge storage characteristics of heat, humidity, shock, etc. are inferior. Moreover, unused electrets are difficult to secure reliability of performance implementation depending on preservation conditions.

특히, 일군의 일렉트렛을 이용한 감지 센서들은 산업현장이나 그 제조과정에서 부득이하게 비정상적인 환경에 노출될 가능성이 크고, 그 이용 목적이 작업자 및 장비의 안정성과 연관된 것이므로 열악한 환경에서도 일렉트렛으로서의 기능을 다할 수 있도록 전하보존 특성의 개선이 요구되고 있다. In particular, sensor sensors using a group of electrets are likely to be exposed to abnormal environments in the industrial field or during their manufacturing process, and their purpose of use is related to the safety of workers and equipment, so they may not function as electrets even in harsh environments. In order to improve the charge retention characteristics, it is required.

한편, 라돈은 반감기가 3.8일에 해당하는 알파선을 방출하는 무색, 무미, 무취의 불활성가스로써, 지각의 구성성분에 해당하는 점토, 모래, 암석, 광물질 및 이들을 재료로 하는 건축자재 등에 미량으로 함유되어 있는 우라늄의 6번째 붕괴생 성물이다. 토양 및 건축자재에 포함된 라돈은 확산에 의하여 지상 또는 실내 환경으로 방출된다. 라돈은 방바닥의 갈라진 부분 또는 하수구를 통하여 토양으로부터 유입되거나, 라돈이 포함된 지하수나 천연가스 사용 시 실내에 들어올 수 있다. 또한 시멘트, 모래, 자갈로 구성된 콘크리트 및 인산염 석고보드 등 라돈 방출율이 높은 건축자재로부터 방출되기도 한다. 따라서 라돈농도가 높은 지대 위에 집을 지었을 경우나 라돈 방출율이 높은 건축자재를 사용한 경우에는 실내의 라돈 농도가 높아질 수 있다.On the other hand, radon is a colorless, tasteless, and odorless inert gas that emits an alpha ray with a half-life of 3.8 days, and is contained in trace amounts of clay, sand, rocks, minerals, and building materials containing them. Is the sixth decay product of uranium. Radon contained in soil and building materials is released into the ground or indoor environment by diffusion. Radon can come from the soil through cracks or sewers in the bottom of the floor, or enter the room when radon-containing groundwater or natural gas is used. It is also released from high building materials such as cement, sand and gravel concrete and phosphate gypsum board. Therefore, if a house is built on a high radon concentration site or a building material with a high radon emission rate is used, the radon concentration in the room may increase.

라돈에 의한 폐암 사망확률은 담배에 의한 것 다음으로 높으며, 미국의 경우 매년 5,000∼20,000명이 라돈 피폭에 의한 폐암으로 사망하고 있다고 보고된 바 있다. The probability of death of lung cancer from radon is the second highest after that of tobacco, and in the United States, it has been reported that between 5,000 and 20,000 people die each year of lung cancer from radon exposure.

라돈은 자연방사성물질이지만 환기를 포함한 저감화 방법으로 충분히 농도를 낮출 수 있기 때문에, 선진국에서는 이미 관리기준치를 설정하여 관리하고 있다. 관리기준치는 국가마다 동일하지 않으며 국가별 평균라돈농도에 근거하여 약간씩 차이를 나타내고 있는데, 우리나라의 경우에는 2003년 4월에 제정된 “다중이용시설 등의 실내공기질 관리법”을 근거로 하여 4pCi/ℓ(148Bq/㎥)가 관리기준치에 해당한다.Although radon is a natural radioactive substance, it is possible to reduce the concentration sufficiently by a reduction method including ventilation, so developed countries have already established and managed the management standard value. The management standards are not the same in each country and show a slight difference based on the average radon concentration in each country. In Korea, the 4pCi / is based on the “Air Quality Control Act for Multi-use Facilities” established in April 2003. ℓ (148Bq / ㎥) corresponds to the management standard value.

[표 1] 라돈의 유해성[Table 1] Harmfulness of Radon

라돈 농도Radon concentration 흡 연 자 Smoker 비 흡 연 자Non-smoker (pCi/ℓ*)(pCi / ℓ * ) 폐암에 의한 사망률 (%) % Mortality from lung cancer 타 사고에 의한사망률과의 비교 Comparison with mortality from other accidents 폐암에 의한사망률 (%)Mortality rate due to lung cancer (%) 타 사고에 의한사망률과의 비교 Comparison with mortality from other accidents 2020 13.613.6 익사사고의100배100 times as drowned 0.80.8 강도에 의한 사망 확률Death probability by robbery 1010 7.17.1 화재사망사고의100배100 times of fire death 0.40.4 -- 88 5.75.7 -- 0.30.3 비행기충돌사망 사고의 10배10 times more than a plane crash 44 2.92.9 비행기충돌사망사고의 100배 100 times more than a plane crash 0.20.2 익사사고확률Drowning probability 22 1.51.5 승용차충돌사망 사고의 2배 Twice the number of car crash deaths 0.10.1 화재사망사고확률 Probability of fire death 1.31.3 0.90.9 실내평균농도 Indoor average concentration <0.1<0.1 실내평균농도Indoor average concentration 0.40.4 0.30.3 실외평균농도 Outdoor average concentration <0.1<0.1 실외평균농도Outdoor average concentration *: 1pCi/ℓ = 37.037Bq/㎥, ICRP 65에서 제시하는 옥내 라돈농도 권고치 200~600Bq/㎥ *: 1pCi / ℓ = 37.037Bq / ㎥, recommended indoor radon concentration 200 ~ 600Bq / ㎥

이러한 라돈의 측정기술은 라돈과 라돈자손의 각 핵종으로부터 방출되는 알파, 베타, 그리고 감마선을 이용하는 것이다. 가장 대표적인 검출기로는 펄스전리함, 충전막전리함, ZnS(Ag) 섬광검출기, 실리콘 다이오드와 표면장벽 또는 접합형 확산검출기(diffused junction detector)를 이용한 알파입자 스펙트로메터, NaI(Tl) 또는 Ge(Li)를 이용한 감마선 스펙트로메터와 알파입자의 비적을 검출하는 고체형 검출기 등이 있다. The radon measurement technique uses alpha, beta, and gamma rays emitted from radon and radon progeny. The most common detectors are pulse ionizers, packed ionizers, ZnS (Ag) scintillation detectors, alpha particle spectrometers using silicon diodes and surface barriers or diffusion junction detectors, NaI (Tl) or Ge (Li). Gamma-ray spectrometer and a solid-state detector for detecting the droplets of alpha particles using.

일렉트렛을 이용한 라돈 센서로는 충전막전리함(Electet ion chambers)이 대표적이다. 충전막전리함은 E-Perm(electretpassive environment radon monitor) 이라고 부르며 전리함 내에서 라돈이 붕괴하여 생성된 이온과 전자를 측정함으로써 라돈의 농도를 알 수 있다.Electet ion chambers are typical of radon sensors using electrets. Filled membrane ionizers are called E-Perm (electretpassive environment radon monitors), and the concentration of radon can be determined by measuring the ions and electrons generated by the collapse of radon in the ionizer.

E-Perm은 일반적인 환경에서는 정상적으로 작동할 수 있으나 급격한 온도나 습도의 변화 등의 열악한 환경아래에서는 대전된 전하를 잃어버려 제 역할을 하기 어려우며, 우연히 발생하는 마찰전하에 의해 충전막의 전위가 방전될 수 있다. E-Perm can operate normally in a normal environment, but under poor conditions such as sudden changes in temperature or humidity, the E-Perm loses its charged charge and is difficult to function, and the potential of the charge film can be discharged by the accidental frictional charge. have.

또한 다른 종류의 일렉트렛을 이용한 감지센서들은 산업현장이나 그 제조과정에서 부득이하게 비정상적인 환경에 노출될 가능성이 크고 그 이용목적이 작업자 및 장비의 안전성과 연관된 것이므로 열악한 환경에서도 일렉트렛으로서의 기능을 다할 수 있도록 전하 보존 특성의 개선이 요구되고 있다.In addition, the sensors using other types of electrets are likely to be exposed to abnormal environments in the industrial field or in the manufacturing process, and their purpose is related to the safety of workers and equipment, so they can function as electrets even in harsh environments. In order to improve the charge retention characteristics, it is required.

본 발명의 발명자들은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 연구노력한 결과, 페로브스카이트(perovskite) 결정구조를 가지는 유전체 입자에 강하게 대전할 경우 결정구조의 내부공간으로 다량의 전하를 충진할 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention have made efforts to solve the above problems, and found that, when strongly charged on dielectric particles having a perovskite crystal structure, a large amount of charge can be charged into the internal space of the crystal structure. The present invention was completed.

따라서, 본 발명은 전하보존 특성이 우수한 일렉트렛과, 일렉트렛이 적용된 라돈 측정용 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an electret excellent in charge retention characteristics and a sensor for measuring radon to which the electret is applied.

또한 본 발명은 전하보존 특성이 우수한 상기한 일렉트렛의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a method for producing the electret, which is excellent in charge storage characteristics.

상기한 목적을 달성하기 위한 일례로서 본 발명은, 내열성 불소계 고분자 수지와 페로브스카이트(perovskite) 결정구조를 갖는 유전체 입자를 포함하는 단일층 구조의 박막을 구비하는 것임을 특징으로 하는 불소계 고분자 수지 일렉트렛을 제 공한다. As an example for achieving the above object, the present invention provides a fluorine-based polymer resin, characterized in that it comprises a thin film of a single layer structure comprising a heat resistant fluorine-based polymer resin and a dielectric particle having a perovskite crystal structure Provide a let.

상기 내열성 불소계 고분자 수지는 세라믹 유전체를 더 포함하면 더욱 바람직하다.It is more preferable that the heat resistant fluorine-based polymer resin further includes a ceramic dielectric.

상기한 목적을 달성하기 위한 다른 일례로서 본 발명은, 상기한 일렉트렛이 구비된 라돈 측정용 센서를 제공한다.As another example for achieving the above object, the present invention provides a sensor for measuring radon provided with the electret.

상기한 목적을 달성하기 위한 또 다른 일례로서 본 발명은, 페로브스카이트(perovskite) 결정구조를 갖는 유전체 입자가 1 내지 5 중량% 포함된 내열성 불소계 고분자 수지 혼합용액으로 금속판을 스핀코팅하여 박막을 형성하는 단계, 상기 박막이 코팅된 금속판을 타공하여 성형하는 단계, 및, 상기 성형된 금속판에 개별적으로 전압을 인가하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 불소계 고분자 수지 일렉트렛의 제조방법을 제공한다.As another example for achieving the above object, the present invention, the thin film by spin coating a metal plate with a heat-resistant fluorine-based polymer resin mixture solution containing 1 to 5% by weight of dielectric particles having a perovskite crystal structure It provides a method for producing a fluorine-based polymer resin electret comprising the step of forming, forming the perforated metal plate coated with the thin film, and applying a voltage to the molded metal plate individually. .

이하 본 발명의 불소계 고분자 수지 일렉트렛과 그 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the fluorine-type polymer resin electret of this invention and its manufacturing method are demonstrated concretely.

본 발명의 불소계 고분자 수지 일렉트렛은 내열성 불소계 고분자 수지와 페로브스카이트(perovskite) 결정구조를 갖는 유전체 입자를 포함하는 박막을 구비한다.The fluorine-based polymer resin electret of the present invention includes a thin film including a heat resistant fluorine-based polymer resin and a dielectric particle having a perovskite crystal structure.

내열성 불소계 고분자 수지를 기본 일렉트렛 수지로 사용하여 대전시킨 경우 고온 및 습윤 환경에서도 우수한 전하보존 특성을 일정하게 유지시킬 수 있다. 이러한 내열성 불소계 고분자 수지로는 한정하는 것은 아니지만 PTFE(Polytetrafluoroethylene), PFA(Poly(perfluoroalkyl acrylate)), FEP(Fluorinated ethylenepropylene) 및 PVDF(Polyvinylidenefluoroide) 등 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 사용할 수 있으며, 바람직하기로는 PTFE, PFA 및 FEP 중에서 선택된 것을 사용하는 것이 좋으며, 가장 바람직하기로는 PFA 나 FEP 를 사용하는 것이 가공성이나 제반 물성의 측면에서 좋다.When the heat-resistant fluorine-based polymer resin is used as the basic electret resin for charging, excellent charge storage characteristics can be maintained even in high temperature and wet environments. The heat resistant fluorine-based polymer resin is not limited, but may be at least one selected from PTFE (Polytetrafluoroethylene), Poly (perfluoroalkyl acrylate) (PFA), Fluorinated ethylenepropylene (FEP), Polyvinylidenefluoroide (PVDF), and the like. It is preferable to use one selected from PFA and FEP. Most preferably, PFA or FEP is used in terms of processability and physical properties.

본 발명의 불소계 고분자 수지 일렉트렛은 유전체 입자를 포함한다. 상기 유전체 입자로는 일렉트렛의 고효율 전하 분극이 유도된 고분자 박막 형성을 위하여 사용되는 것으로서, 페로브스카이트(perovskite) 결정구조를 갖는 유전체 입자를 포함하는 것에 특징이 있다.The fluorine-based polymer resin electret of the present invention contains dielectric particles. The dielectric particles are used to form a polymer thin film inducing high-efficiency charge polarization of an electret, and are characterized by including dielectric particles having a perovskite crystal structure.

상기 페로브스카이트(perovskite) 결정구조를 갖는 유전체 입자는 ABO3 형 강유전체이다. 상기 ABO3 형 강유전체 입자는 여러 가지 흥미 있는 전기적, 기계적, 광학적 특성을 가지고 있지만 이러한 특성 중 자발분극이 존재하면서 외부의 전기장에 의하여 자발 분극이 분극반전 되는 특성을 갖고 있다. 그리고 단결정이나 세라믹 강유전체가 갖는 압전성이나 초전성을 가지고 있어 강유전체 박막상태에서도 결정상태가 갖는 유전성, 절연성, 강유전성, 초전성, 압전성 그리고 광학적 특성과 기계적 특성을 가질 수 있다. 그중 압전성의 특성은 일렉트렛 박막 형성 후 고전하 조건에서 박막 내 기공을 형성하여 분극전하가 균일하게 형성되도록 하는 역할을 수행할 수 있다. The dielectric particles having the perovskite crystal structure are ABO 3 type ferroelectrics. The ABO 3 type ferroelectric particles have various interesting electrical, mechanical, and optical properties, but have spontaneous polarization and polarization inversion by an external electric field while spontaneous polarization exists among these properties. In addition, it has piezoelectricity or pyroelectricity of single crystal or ceramic ferroelectric, and thus may have dielectric, insulation, ferroelectricity, pyroelectricity, piezoelectricity, optical and mechanical properties of the crystalline state even in the ferroelectric thin film state. Among them, the piezoelectric property may serve to form a pore in the thin film under high charge conditions after the formation of the electret thin film so that the polarized charge is uniformly formed.

상기 페로브스카이트 결정구조를 갖는 유전체 입자에 고전압을 인가할 경우 결정구조 사이의 내부전하와 인가된 전하가 반발하게 되고 이에 따라 결정구조 사이에 압축 및 이완 작용으로 인하여 불소계 고분자 내부 공간이 형성되는데, 상기 내부 공간으로 다량의 전하를 충진할 수 있다. 본 발명에서는 이와 같이 페로브스카이트 결정구조를 갖는 유전체 입자를 사용하여 내부 공간에 700V 이상의 전하가 고르게 충진됨으로써 일렉트렛이 가지는 표면전하의 형성과 유지 성능을 향상시킬 수 있는 특징이 있다.When a high voltage is applied to the dielectric particles having the perovskite crystal structure, internal charges and applied charges between the crystal structures are repelled, thereby forming internal spaces of the fluorine-based polymer due to compression and relaxation effects between the crystal structures. In addition, a large amount of charge may be filled into the internal space. In the present invention, by using the dielectric particles having a perovskite crystal structure, the charges of 700 V or more are uniformly filled in the internal space, thereby improving the formation and retention performance of the surface charges of the electret.

ABO3의 결정 구조는 페로브스카이트 구조(perovskite structure)로 음이온 O(oxygen)는 입방최밀 충분구조로 배열하고 양이온 A는 12개의 O에 배위되며, 양이온 B는 O의 팔면체 빈틈의 1/4을 차지하는 구조를 나타난다. 도 1 에는 CaTiO3의 페로브스카이트 구조를 나타내었다. The crystal structure of ABO 3 is a perovskite structure in which anion O (oxygen) is arranged in a cubic close enough structure, and cation A is coordinated to 12 O, and cation B is 1/4 of octahedral gap of O. It appears to occupy structure. 1 shows a perovskite structure of CaTiO 3 .

도 1 에 나타낸 바와 같이 상대적으로 원자 반경이 작은 Ti 원자는 산소원자가 이루는 8면체 사이트(Octahedral site) 내에서 이동할 공간이 생긴다. 이로 인해 Ti4+ 이온이 전기적으로 중성인 가운데 위치에서 위아래로 이동하게 됨에 따라 극성이 생기게 되고, 이를 전기적 쌍극자(electric dipole)라고 한다. 페로브스카이트 결정 구조에 전압을 주면 결정체가 변형을 일으키는 현상을 일어나며 이를 리프먼 효과라고도 한다. 페로브스카이트 결정 구조에 외부로부터 상부에 +(플러스극) , 하부에 - (마이너스극)전원을 각각 가하면 결정구조 사이의 내부전하와 전달된 전압이 각각 반발하여 결정구조 사이가 압축된다. 또한 상부에 -(마이너스극), 하부에 +(플러스극)을 가하면 결정구조 사이의 내부전하와 인가전압이 서로 끌어당김으로써 결정구조 사이가 늘어나게 된다. As shown in FIG. 1, Ti atoms having a relatively small atomic radius have a space to move within octahedral sites formed by oxygen atoms. This creates a polarity as the Ti 4+ ions move up and down from the electrically neutral center position, which is called an electric dipole. Applying voltage to the perovskite crystal structure causes the crystal to deform, also known as the Leafman effect. Applying a + (plus pole) to the top of the perovskite crystal structure from the outside and a-(minus pole) to the bottom, respectively, the internal charge and the transferred voltage between the crystal structures repel each other to compress the crystal structures. In addition, when-(minus pole) is applied to the upper part and + (plus pole) is applied to the lower part, internal charges and applied voltages between the crystal structures are attracted to each other, thereby increasing between the crystal structures.

상기 페로브스카이트(perovskite) 결정구조를 갖는 유전체 입자는 한정하는 것은 아니지만 구체적으로, CaCO3, BaTiO3, SrTiO3, PbZrTiO3, KNbO3, LiNbO3, LiTaO3, BiFeO3 및 CaTiO3 등 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.Among such as the perovskite (perovskite) a dielectric particle having a crystal structure is limited, but specifically, CaCO 3, BaTiO 3, SrTiO 3, PbZrTiO 3, KNbO 3, LiNbO 3, LiTaO 3, BiFeO 3 and CaTiO 3 At least one selected may be used.

상기 페로브스카이트 결정구조를 갖는 유전체 입자는 1 내지 5 중량% 범위, 바람직하기로는 1 내지 3 중량% 범위로 내열성 불소계 고분자 수지에 포함될 수 있다. 유전체 입자의 함량이 상기 범위 미만으로 적게 포함되면 고전압의 대전에서 내부 공간 이완 효과가 충분히 형성되지 못하여 700V의 표면전위를 유지 효과가 저하되는 경향이 있으며, 상기 범위를 초과하여 다량 포함되면 불소계 고분자 박막의 형성 시 균일한 표면형성을 저하시키는 경향이 있다. The dielectric particles having the perovskite crystal structure may be included in the heat resistant fluorine-based polymer resin in the range of 1 to 5% by weight, preferably 1 to 3% by weight. When the content of the dielectric particles is less than the above range, the internal space relaxation effect is not sufficiently formed in the charging of high voltage, and the effect of maintaining the surface potential of 700 V tends to be lowered. There is a tendency to lower the uniform surface formation at the time of formation.

상기 페로브스카이트 결정구조를 갖는 유전체 입자는 세라믹 유전체와 혼합하여 사용되면, 세라믹 유전체가 친전자성 핵형성제로써 대전효과 및 열안성을 향상 시킬 수 있으며 페로브스카이트 결정구조적 특성을 향상 시킬 수 있다 When the dielectric particles having the perovskite crystal structure are used in combination with the ceramic dielectric, the ceramic dielectric may improve the charging effect and thermal stability as an electrophilic nucleating agent, and may improve the perovskite crystal structural properties. have

상기 세라믹 유전체로는 한정하는 것은 아니지만 구체적으로 PbZrTiO, PbNbO, Al2O3, SiO2, Si3N4, B2O3/ZnO/SiO2, SiO2/Si3N4, TiO2, 및 카본블랙(Carbonblack) 등 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다. 세라믹 유전체를 사용할 경우 사용함량은 0 중량%를 초과하고 3 중량% 이하의 범위로 사용할 수 있다.Although not limited to the ceramic dielectric material, specifically, PbZrTiO, PbNbO, Al 2 O 3 , SiO 2 , Si 3 N 4 , B 2 O 3 / ZnO / SiO 2 , SiO 2 / Si 3 N 4 , TiO 2 , and At least one selected from carbon black and the like may be used. In the case of using a ceramic dielectric, the content is more than 0% by weight and may be used in the range of 3% by weight or less.

상기 박막은 50 내지 150 ㎛ 범위로 이루어지는 것이 좋다. 즉, 본 발명의 일렉트렛을 라돈 측정용 센서로 활용하고자 할 경우 표면전위가 700V 이상의 전압을 형성하여야 하므로, 박막의 두께는 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.The thin film is preferably made in the range of 50 to 150 ㎛. That is, when the electret of the present invention is to be used as a radon measuring sensor, the surface potential should be formed at a voltage of 700V or more, so that the thickness of the thin film is preferably maintained in the above range.

상기한 방법으로 제조된 본 발명의 불소계 고분자 수지 일렉트렛은 우수한 전하보존 특성과 내열 특성을 보유하게 된다.The fluorine-based polymer resin electret of the present invention prepared by the above method has excellent charge storage characteristics and heat resistance characteristics.

본 발명은 각종 산업용, 가정용 센서에 감지 소자로 사용되고 있다The present invention is used as a sensing element in various industrial and home sensors

상기한 불소계 고분자 수지 일렉트렛은 각종 산업용, 가정용 센서 등의 다양한 분야에 적용될 수 있음은 물론이며, 특히 라돈 측정용 센서에 사용될 경우 더욱 우수한 효과를 발현한다.The fluorine-based polymer resin electret can be applied to various fields, such as various industrial and home sensors, and of course, it is particularly effective when used in radon measuring sensors.

즉, 본 발명의 불소계 고분자 수지 일렉트렛은 충전막 전리함(Electret Ion Chambers)의 핵심 부품으로 전리함 내에서 라돈이 붕괴하여 생성된 이온과 전자를 측정함으로써 라돈의 농도를 알 수 있는 특징을 가지며, 라돈 측정용 프로브에 적합한 형태의 전하보존 특성을 갖는다.In other words, the fluorine-based polymer resin electret of the present invention is a core component of electret ion chambers, and has a characteristic of determining radon concentration by measuring ions and electrons generated by the collapse of radon in the ionizer. It has a form of charge preservation characteristic suitable for a measuring probe.

이하, 본 발명의 불소계 고분자 수지 일렉트렛의 제조방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the fluorine-type polymer resin electret of this invention is demonstrated concretely.

먼저, 페로브스카이트(perovskite) 결정구조를 갖는 유전체 입자가 1 내지 5 중량% 포함된 내열성 불소계 고분자 수지 혼합용액으로 금속판을 스핀코팅하여 박막을 형성는 단계이다.First, a thin film is formed by spin coating a metal plate with a heat-resistant fluorine-based polymer resin mixed solution containing 1 to 5 wt% of dielectric particles having a perovskite crystal structure.

본 발명에서는, 박막형성을 위하여 스핀코팅 방식을 채택하였다. 스핀코팅법 (Spin-coating theory)은 지난 수십 년 동안 다양한 분야에서 사용되어져 왔으며 근래에 이르러 유기물을 이용한 박막공정의 응용으로써 연구 개발되고 있다. 스핀코팅법은 일반적으로 시료의 중앙에 용액상태의 재료를 도포하고, 고속(약 3000 rpm 이상)으로 회전시켜 건조시킴으로써 박막을 성장시킨다. 원심력을 이용하여 용 액이 시료 전체에 고루 퍼지게 하고 박막제작에 필요이상의 용액을 시료로부터 떨어뜨린다. 박막의 두께와 그 밖에 다른 특성들은 용액의 본질적인 성향이나 스핀공정에 관한 회전속도, 가속도, 건조 시간, 온도 등의 변수들에 의존하게 된다. In the present invention, a spin coating method is adopted to form a thin film. Spin-coating theory has been used in various fields for several decades and is being researched and developed in recent years as a thin film process using organic materials. In the spin coating method, a thin film is generally grown by applying a solution material to the center of a sample, and rotating it at a high speed (about 3000 rpm or more). The centrifugal force is used to spread the solution evenly throughout the sample and to remove more than necessary solution from the sample for thin film production. The thickness and other properties of the thin film depend on the intrinsic propensity of the solution or other variables such as the speed of rotation, acceleration, drying time and temperature related to the spin process.

본 발명에서는 스핀코팅에 의하여 50 내지 150 ㎛ 범위의 두께를 가지며, 표면이 고르게 형성된 박막을 얻을 수 있다. In the present invention, a thin film having a thickness in the range of 50 to 150 μm by spin coating and having an even surface is obtained.

즉, 분사방식 등의 의한 박막형성 방법은 스핀코팅에 비해 박막표면이 거칠고 다공이 형성되어 라돈측정용 일렉트렛을 위한 표면전위 700V의 구현 및 균일성능구현에 있어 바람직하지 않다.That is, the thin film formation method such as the spraying method is not preferable in the implementation of the surface potential 700V and the uniform performance for the radon measuring electret because the thin film surface is rougher and porous than the spin coating.

상기 내열성 불소계 고분자 수지 혼합용액은 세라믹 유전체를 0 중량%를 초과하고 3 중량% 이하의 범위로 추가적으로 더 포함할 수 있다.The heat resistant fluorine-based polymer resin mixed solution may further include a ceramic dielectric in an amount of more than 0 wt% and 3 wt% or less.

두 번째는, 상기 박막이 코팅된 금속판을 타공하여 성형하는 단계이다.The second step is to form a metal plate coated with the thin film.

기존의 경우 일렉트렛을 형성하기 위해서는 박막에 전원을 인가한 후 타공하여 성형하였다. 이러한 경우 충전된 전하가 소실되는 경우가 많았다. 이에 본 발명에서는 박막이 코팅된 금속판을 미리 타공하여 성형함으로써 전원 인가 후 충전된 전하가 소실되는 문제점을 해결하였다.In the conventional case, in order to form an electret, power was applied to a thin film and then formed by perforation. In these cases, the charged charges were often lost. Accordingly, the present invention solves the problem that the charged charge is lost after the power is applied by forming a thin plate coated metal plate in advance.

세 번째는, 상기 성형된 금속판에 개별적으로 전압을 인가하는 단계이다.The third step is to apply voltage separately to the molded metal plate.

상기 인가에 의하여 전하를 충전하게 되는데, 상기 인가는 대기압 조건에서 코로나 방전을 수행하도록 한다. The application of the charge causes the charge to be charged. The application causes the corona discharge to be performed under atmospheric pressure.

본 발명에서는 코로나 방전에 의한 음전하 대전 방법을 개선하였는데, 기존의 방법과 달리 대전극의 끝을 둥근 볼타입으로 가공한 방법으로 개선하였다. 이러 한 코로나 방전은 다수의 일렉트렛을 각각 개별적인 음전하 대전하는 조건에서 수행되는 것이 바람직할 것이다. In the present invention, the negative charge charging method by the corona discharge was improved, unlike the conventional method, the tip of the counter electrode was improved by processing the round ball type. Such corona discharges may be preferably performed under conditions in which a plurality of electrets each individually charge negatively charge.

또한, 기존과 달리 본 발명에서는 박막이 코팅된 금속판을 타공한 후 다수개의 금속판에 개별적으로 고전압을 인가한다. 즉, 박막이 코팅된 금속판을 타공(원형가공)하여 제작된 원형의 일렉트렛을 개별적인 고전압을 인가할 수 있는 대전극으로 동시에 10개 이상의 일렉트렛을 하나하나 개별적으로 균일하게 대전함으로써, 일렉트렛의 생산율을 높일 수 있으며, 불량률을 감소시킬 수 있다.In addition, in the present invention, unlike the prior art, a high voltage is applied to a plurality of metal plates after perforating the metal plate coated with the thin film. That is, a circular electret made by drilling a metal plate coated with a thin film (circular processing) is applied to a counter electrode capable of applying a high voltage individually, and simultaneously charging ten or more electrets individually and uniformly. It can increase the production rate and reduce the defective rate.

즉, 본 발명의 불소계 고분자 수지 일렉트렛은, 내열성 불소계 고분자 수지와 유전체 입자를 혼합사용하고 금속판에 스핀코팅하여 박막을 형성한 후 타공하고 인가 함으로써, 고전압 대전시 유전체 입자의 페로브스카이트 구조의 변화를 유도하여 박막 표면 및 내부의 공간을 이완시켜 내부 기공을 형성시키는 특성을 가지는 일렉트렛을 제조할 수 있으며, That is, the fluorine-based polymer resin electret of the present invention uses a mixture of heat-resistant fluorine-based polymer resin and dielectric particles, spin-coats a metal plate to form a thin film, and then perforates and applies it to change the perovskite structure of the dielectric particles during high voltage charging. By inducing the thin film surface and the internal space to relax the electret having the characteristic of forming internal pores,

고전압 인가를 위한 대전장치 내에 상기 타공된 금속판을 위치시킨 후 금속판에 코팅된 박막을 구성하는 고분자 수지의 종류에 따라 전압 및 일렉트렛과 대전부 간격을 조절하여 고전압을 인가하고, 일렉트렛 기판들에 부전계의 정전기장을 형성시킴으로서, 일렉트렛을 구성하는 고분자 수지 내의 분자 쌍극자 모멘텀을 효과적으로 한 방향으로 배열시키고, 방전된 전하들을 고분자 수지 내부 깊숙이 침투시켜 그 고분자 수지가 공간전하를 보다 많이 확보하게 함으로서 일렉트렛의 전하보존 특성을 반영구적으로 향상시킬 수 있다. After placing the perforated metal plate in a charging device for applying a high voltage, a high voltage is applied by adjusting the voltage, the electret and the charging part gap according to the type of polymer resin constituting the thin film coated on the metal plate, and applying the high voltage to the electret substrates. By forming the electrostatic field of the negative field, the molecular dipole momentum in the polymer resin constituting the electret is effectively arranged in one direction, and the discharged charges penetrate deep into the polymer resin, thereby allowing the polymer resin to secure more space charge. The charge retention characteristics of the electret can be improved semi-permanently.

특히나, 일군의 불소수지를 기본으로 일렉트렛 수지로 사용하는 경우, 본 발 명의 실시예에 의해 대전시킨 경우 고온 및 습윤 환경에서도 우수한 전하보존 특성을 일정하게 유지시킬 수 있다.In particular, when a group of fluorine resins are used as an electret resin based on the present invention, when charged according to the embodiment of the present invention, excellent charge storage characteristics can be maintained even in a high temperature and a wet environment.

상기한 본 발명에 의하면, 본 발명에서는 내열성 불소계 고분자 수지와 ABO3 구조를 가지는 강유전체를 사용하며, 각각의 일렉트렛에 개별적인 코로나 방전에 의한 음전하 대전방법을 개선함으로써, 우수한 열적 안정성과 음전하의 축적능력을 개선한 일렉트렛을 제조할 수 있다.According to the present invention described above, in the present invention, a ferroelectric material having a heat resistant fluorine-based polymer resin and an ABO 3 structure is used, and by improving the negative charge charging method by individual corona discharge in each electret, excellent thermal stability and negative charge accumulation capacity are achieved. It is possible to manufacture an electret having improved.

본 발명에 의하면 우수한 전하보존 특성과 내열 특성을 갖는 일렉트렛의 개발을 통해 열, 습도, 충격 등 외부환경조건에도 안정적인 성능을 구현 할 수 있는 일렉트렛을 얻을 수 있으므로, 검측장비 사용 시 우연히 발생하는 마찰전하에 의해 충전막의 전위가 방전하는 문제와 지나치게 습도가 높은 환경에서 전위계의 정확도가 떨어지는 문제를 해결함으로써 프로브 교체주기와 분석 신뢰성을 높여주는 효과를 기대할 수 있다. According to the present invention, it is possible to obtain an electret capable of realizing stable performance under external environmental conditions such as heat, humidity, and impact through the development of an electret having excellent charge retention and heat resistance characteristics, which may occur accidentally when using detection equipment. By solving the problem of discharging the potential of the filling film due to the frictional charge and the problem of the accuracy of the electrometer being deteriorated in an excessively high humidity environment, the effect of improving the probe replacement cycle and analysis reliability can be expected.

본 발명에 의하면, 열적 환경 변화에도 안정적인 성능 구현이 가능한 불소계 고분자 수지 일렉트렛을 제공할 수 있으므로, 전량 수입에 의존하고 있는 방사성 물질 검측장비의 핵심 일렉트렛을 국산화할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.According to the present invention, since it is possible to provide a fluorine-based polymer resin electret capable of implementing stable performance even in a thermal environment change, it is possible to expect the effect of localizing the core electret of the radioactive material detection equipment depending on the total amount imported.

이하 실시예에 의거하여 본 발명을 구체적으로 설명하는 바, 다음 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following Examples, which should not be construed as limiting the invention thereto.

실시예 1 및 비교예 1 내지 2. 박막 형성 방법에 따른 비교Example 1 and Comparative Examples 1 to 2. Comparison according to thin film formation method

(1) 스핀코팅 방식(1) Spin coating method

액상의 불소 수지(PFA, FEP, PTFE)에 유전체 입자(BaTiO3)를 1 중량%, 3 중량%, 5 중량% 혼합한 혼합용액을 제조하고, 이를 STS 금속 기판(0.15mm 두께) 위에 스핀코팅방식으로 코팅하였다. 또한, 액상의 불소수지 단독으로 스핀코팅한 후 유전체 입자를 포함하는 혼합용액을 스핀코팅하여 적층하여 2차 박막을 형성하였다. 적층된 박막층은 전체 75± 10의 두께로 제작하였다. Prepare a mixed solution of 1% by weight, 3% by weight, and 5% by weight of dielectric particles (BaTiO 3 ) in liquid fluorine resins (PFA, FEP, PTFE), and spin-coating them on an STS metal substrate (0.15mm thickness). Coating in a manner. In addition, after spin-coating with a liquid fluorine resin alone, a mixed solution including dielectric particles was spin-coated and laminated to form a secondary thin film. The laminated thin film layer was produced to a total thickness of 75 ± 10.

상기 제조된 각 박막의 형태를 전자현미경으로 확인한 결과를 도 2 에 나타내었다.The result of confirming the shape of each thin film manufactured by the electron microscope is shown in FIG.

도 2 에서 단일층으로 구성되며 스핀코팅으로 이루어진 (a)는 시편의 표면이 비교적 균일하게 나타났으나, (b)와 같이 2차 박막형성을 통해 제작된 시편의 경우 고온 소성 시 박막 표면의 크랙 발생 현상을 확인할 수 있다.In FIG. 2, a single layer and spin coating (a) showed a relatively uniform surface of the specimen, but in the case of the specimen manufactured by forming a secondary thin film as shown in (b), cracks on the surface of the thin film during high temperature firing The occurrence phenomenon can be confirmed.

즉, 다층 액상 코팅 시편은 두께의 불균일, 1차 박막 형성 후 2차 박막 형성 시 박막형성 표면에 주변 오염물질 침투의 문제점이 발생하였다. 제작 시편의 박막형성 성능 확인을 위한 접착력 테스트(Cross Cutting)를 진행하였으며, 모든 시편이 양호한 고분자 코팅 접착력을 보임을 확인 수 있다.That is, the multilayer liquid coating specimens had a problem of penetration of surrounding contaminants on the thin film formation surface when the second thin film was formed after the formation of the first thin film and the nonuniform thickness. Adhesion test (cross cutting) was conducted to confirm the thin film formation performance of the fabricated specimen, and all specimens showed good polymer coating adhesion.

(2) 액상 정전 코팅 방식(2) liquid electrostatic coating method

액상의 불소 수지(PFA, FEP, PTFE)에 유전체 입자(BaTiO3)를 1 중량%, 3 중량%, 5 중량% 혼합한 혼합용액을 제조하고, 0.15mm 두께의 STS 금속 기판 위에 PFA, FEP 용액을 정전 도장의 방법으로 1차 박막을 형성하고, 형성된 1차 박막 위에 유전체가 함유된 PTFE용액을 적층하는 방식으로 제작 하였다. 유전체 입자(BaTiO3)를 3 중량% 혼합한 용액과, 5 중량% 혼합용액을 각각 불소계 고분자 용액과 혼합하여 액상 정전 도장에 의해 1차 박막을 형성하였으며, 액상 코팅을 통한 2차 박막을 형성하여 시편 박막을 형성하였다. 상기 제조된 각 박막의 형태를 전자현미경으로 확인한 결과를 도 3 에 나타내었다.Prepare a mixed solution of 1% by weight, 3% by weight, and 5% by weight of dielectric particles (BaTiO3) in liquid fluorine resins (PFA, FEP, PTFE), and the PFA, FEP solution on a 0.15 mm thick STS metal substrate. A primary thin film was formed by the method of electrostatic coating, and a PTFE solution containing a dielectric was laminated on the formed primary thin film. 3 wt% of dielectric particles (BaTiO3) and 5 wt% of a mixed solution were mixed with a fluorine-based polymer solution to form a primary thin film by liquid electrostatic coating, and a secondary thin film was formed by liquid coating. A thin film was formed. The result of confirming the shape of each thin film manufactured by the electron microscope is shown in FIG.

도 3에 나타낸 바와 같이, 액상 분무 코팅에 비해 상대적으로 양호한 표면 상태를 유지하고 있음을 확인할 수 있다. 하지만 액상 정전 도장을 이용한 도장 방식은 제한적인 불소수지 용액을 이용해서만 박막형성이 가능한 단점과 표면 미세 기포 형성이 발견되었다. 이는 일렉트렛 박막의 표면 전하 저장 공간의 불균일성을 보여 일렉트렛 제작에 적절하지 않은 것으로 판단되었다. As shown in Figure 3, it can be seen that the relatively good surface state is maintained compared to the liquid spray coating. However, the coating method using the liquid electrostatic coating has been found to form a thin film using only a limited fluorine resin solution and the formation of surface fine bubbles. It was judged that the surface charge storage space of the electret thin film was not suitable for manufacturing the electret.

박막 표면 접착성능(Cross Cutting)을 확인한 결과 액상코팅 방법에 비해 다소 접착력이 약한 것으로 확인되었다.As a result of confirming the cross-cutting performance of the thin film, it was found that the adhesive strength was slightly weaker than that of the liquid coating method.

(3) 닥터 블레이드(Doctor Blade) 코팅 방식(3) Doctor Blade coating method

액상의 불소 수지(PFA, FEP, PTFE)에 유전체 입자(BaTiO3)를 1 중량%, 3 중 량%, 5 중량% 혼합한 혼합용액을 제조하고, 닥터 블레이드 코팅 방식으로 일렉트렛 시편을 제작하였다. 고온의 가열판 위에 STS 금속기판을 놓고 균일한 두께로 코팅하여 연속적인 열처리 공정을 통해 다공 구조의 박막을 제조하였다. 상기 제조된 각 박막의 형태를 전자현미경으로 확인한 결과를 도 4 에 나타내었다. A mixed solution of 1 wt%, 3 wt%, and 5 wt% of dielectric particles (BaTiO3) was prepared in liquid fluorine resin (PFA, FEP, PTFE), and an electret specimen was manufactured by a doctor blade coating method. The STS metal substrate was placed on a high temperature heating plate and coated with a uniform thickness to prepare a thin film having a porous structure through a continuous heat treatment process. The result of confirming the shape of each thin film prepared by the electron microscope is shown in FIG.

도 4에 나타낸 바와 같이, 닥터 블레이드 코팅 방식은 액상 코팅 방식과 액상 정전 방식에 비해 상대적으로 불균일한 박막표면이 형성되며, 박막 형성 내부의 불규칙적인 공간 형성으로 전하의 저장 공간의 균일성을 확보하는 측면에서 적합하지 않은 방법으로 판단되었다. 또한 다량의 원료를 사용하여야하는 단점을 가지고 있어 제조원가 상승으로 이어져 사업화를 위해서는 부적합한 방법으로 사료된다. As shown in FIG. 4, the doctor blade coating method has a relatively non-uniform thin film surface compared with the liquid coating method and the liquid electrostatic method, and ensures uniformity of charge storage space by forming an irregular space inside the thin film formation. It was judged to be not suitable in terms of aspects. In addition, it has the disadvantage of using a large amount of raw materials, which leads to an increase in manufacturing cost, which is considered to be an inappropriate method for commercialization.

참고예. 일렉트렛 대전을 위한 장치Reference example. Device for electret charging

다음 실시예에서는 균일한 일렉트렛 대전 및 생산 효율 증대를 위하여 종래 사용되었던 방전극과는 달리 일렛트렛을 개별적으로 대전할 수 있도록 끝이 원형 볼타입의 방전극으로 각각의 일렉트렛 10개를 동시에 균일한 대전이 가능한 장치를 사용하였다. 도 5 에는 코로나 방전에 의한 대전시에 사용된 장치의 모식도를 나타내었다.In the following example, unlike electrification electrodes which have been used in the past for uniform electret charging and increased production efficiency, each electret is uniformly charged at the same time with a round ball type discharge electrode that can individually charge an electret. This possible device was used. 5 shows a schematic diagram of a device used in charging by corona discharge.

볼타입의 방전극을 통한 개별적인 일렉트렛 대전은 각각의 일렉트렛의 표면전위 균일성을 확인하는데 있어 매우 유리하며 생산성을 향상 시키는 방안으로 적합하다. 코로나 방전 시 발생하는 오존 제거와 진공 조건이 가능하도록 코로나 방전 발생장치의 상부에 후드 제작을 진행하였다. 코로나 방전 장치에 있어 전압발생 장치는 균일한 전류를 발생 표면 전위에 미치는 영향을 확인하기 위하여 방전 전류의 컨트롤이 가능하도록 설계 제작 하였다. 원형 볼타입의 방전극으로 각각의 일렉트렛 대전 시 방전극과 일렉트렛 사이의 간격에 따른 표면 전위 대전 효율을 확인하기 위하여 볼타입의 방전극과 일렉트렛 사이의 간격을 조절할 수 있도록 제작을 진행하였다. Individual electret charging through the ball-type discharge electrode is very advantageous for checking the surface potential uniformity of each electret and is suitable for improving productivity. A hood was fabricated on top of the corona discharge generator to enable ozone removal and vacuum conditions generated during corona discharge. In corona discharge device, voltage generator is designed and manufactured to control discharge current in order to check the effect of uniform current on the generated surface potential. In order to check the surface potential charging efficiency according to the distance between the discharge electrode and the electret at the time of electret charging with a circular ball type discharge electrode, a manufacturing process was performed to control the distance between the discharge electrode and the electret of the ball type.

실시예 2. 일렉트렛 제작Example 2. Electret Fabrication

스핀코팅 공정(Spin coating process)으로 원형 알루미늄 시편(1.5T, Ø 40mm)을 척 위에 올려놓고 진공을 뽑아 고정시켰다. 고정된 시편위에 BaTiO3가 3 중량% 포함된 불소계 고분자 Teflon PTFE, FEP, PFA 용액을 도포 시키고 시편을 고속으로 회전시켜 일정한 박막액층을 형성시켰다. 박막액층 형성 후 용매를 증발시키고 불소계 고분자 박막이 형성된 금속판을 제조하였다[표 2]. 도 6에는 제조된 일렉트렛 시제품의 사진을 나타내었다.In the spin coating process, a circular aluminum specimen (1.5T, Ø 40mm) was placed on the chuck and the vacuum was extracted and fixed. A fluorine-based polymer Teflon PTFE, FEP, PFA solution containing 3% by weight of BaTiO 3 was applied onto the fixed specimen, and the specimen was rotated at high speed to form a constant thin film liquid layer. After forming the thin film layer, the solvent was evaporated to prepare a metal plate on which the fluorine-based polymer thin film was formed [Table 2]. 6 shows a photograph of the prepared electret prototype.

[표 2]. 일렉트렛 시제품 제작TABLE 2 Electret Prototyping

Sample No.Sample No. 원 료 명Raw material name 코팅 두께Coating thickness SheetSheet MFW-01MFW-01 PTFEPTFE 75 ± 1075 ± 10 1.5T
Aluminium Sheet
(Ø40mm 원형)
1.5T
Aluminum sheet
(Ø40mm round)
MFW-02MFW-02 FEPFEP 75 ± 1075 ± 10 MFW-03MFW-03 PFAPFA 75 ± 1075 ± 10

상기 표 2에서, 일렉트렛 시제품 MFW-01의 표면 전자 현미경 사진을 다음 도 7 에 나타내었다. 도 7 에 의하면, 일렉트렛 표면의 불소계 고분자 박막 형성이 골격형태로 구성되어 있음을 확인 할 수 있으며, 골격과 골격 사이에 ABO3 형 유전체 입자가 포함되어 전자가 이동할 공간이 형성 되고, 공간을 통해 내부의 페로브스카이트 결정 구조에 외부로부터 상부에 +(플러스극), 하부에 - (마이너스극)전원을 각각 가하면 결정구조 사이의 내부전하와 전달된 전압이 각각 반발하여 결정구조 사이가 압축되고, 또한 상부에 -(마이너스극), 하부에 +(플러스극)을 가하면 결정구조 사이의 내부전하와 인가전압이 서로 끌어당김으로써 결정구조 사이가 늘어나게 된다. 이완과 수축의 결정 구조 변화는 박막 표면의 골격 간 공간 형성을 유도하여 코로나 대전을 통한 표면 전위 형성의 효과가 최대화 될 수 있음을 예측할 수 있다.In Table 2 above, the surface electron micrograph of the electret prototype MFW-01 is shown in FIG. 7. According to FIG. 7, it can be seen that the formation of the fluorine-based polymer thin film on the surface of the electret is formed in a skeletal form. ABO3 type dielectric particles are included between the skeleton and the skeleton to form a space for electrons to move, and through the space. When the + (plus pole) and the-(minus pole) powers are applied to the perovskite crystal structure from the outside to the top, and to the (negative pole), respectively, the internal charge and the transferred voltage between the crystal structures are repulsed to compress the space between the crystal structures. In addition, when-(minus pole) is applied to the upper part and + (plus pole) is applied to the lower part, internal charges and applied voltages between the crystal structures are attracted to each other, thereby increasing the space between the crystal structures. Changes in the crystal structure of relaxation and contraction can lead to the formation of interskeletal space formation on the surface of the thin film, which can be expected to maximize the effect of surface dislocation formation through corona charging.

실험예 1. MFW-01 시제품의 열안정성 및 전하보전 특성Experimental Example 1. Thermal stability and charge preservation characteristics of MFW-01 prototype

라돈 농도 측정을 위해 사용되는 일렉트렛은 일반적으로 상온에서 측정이 진행되며 여름철의 고온 환경이라 하더라도 100 ℃ 이하의 조건이다. 고온에서의 열안정성 분석은 불소계 수지를 적용한 일렉트렛 박막이 코로나 대전 후 초기 불소계 수지가 초기 가지고 있던 물리적, 화학적 특성에 어떠한 영향을 미치는지를 확인하기 위해 진행 하였다. Electrets used for measuring radon concentrations are generally measured at room temperature and are under 100 ° C, even in high temperature environments in summer. Thermal stability analysis at high temperature was conducted to investigate how the electret thin film applied with fluorine resin affects the physical and chemical properties of the initial fluorine resin after corona charging.

코로나 대전에 페로브스카이트 결정 구조의 변화를 이용하여 불소계 고분자 박막 내부에 전하가 충진될 수 있는 기공의 형성을 유도하기 위하여 불소계 고분자 수지에 BaTiO3, CaCO3, BaTiO3, PbZrTiO3 및 CaTiO3를 각각 첨가하여 분산 안정성을 확인을 실시 하였다. BaTiO 3 , CaCO 3 , BaTiO 3 , PbZrTiO 3, and CaTiO 3 in the fluorine-based polymer resin were used to induce the formation of pores that can be charged in the fluorine-based polymer thin film by using a change in the perovskite crystal structure during corona charging. Each was added to confirm the dispersion stability.

페로브스카이트(perovskite) 결정구조를 갖는 유전체 입자와 불소 수지의 분산은 IKA Ultra-terrax T25 장비를 사용하여 20,000rpm에서 10분간 교반하여 실시하였으며 하였으며, 유전체 입자는 1.0 중량%, 3.0 중량%, 5.0 중량%, 7.0중량%, 9.0 중량%로 적용하였다. Dispersion of the dielectric particles having a perovskite crystal structure and the fluorine resin was carried out by stirring at 20,000 rpm for 10 minutes using an IKA Ultra-terrax T25 device. The dielectric particles were 1.0 wt%, 3.0 wt%, 5.0 wt%, 7.0 wt%, and 9.0 wt% were applied.

페로브스카이트(perovskite) 결정구조를 갖는 유전체 입자의 분산 안정성을 Light Scattering을 이용하여 24시간 동안 측정한 결과 불소수지 내에 7.0중량%, 9.0 중량%를 첨가한 경우 유전체 입자 분산 안정성이 시간에 따라 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. 유전체 입자를 9.0 중량%으로 불소수지에 첨가하여 혼합한 경우 24시간 후 샘플 현탁액을 통해서 산란되는 빛의 변화를 통해 응집 및 침전 현상이 발생됨을 확인할 수 있었다. The dispersion stability of dielectric particles having a perovskite crystal structure was measured for 24 hours using Light Scattering. When 7.0 wt% and 9.0 wt% were added to the fluororesin, the dielectric particle dispersion stability was increased with time. We could see that it decreased. When the dielectric particles were added to the fluororesin at 9.0 wt% and mixed, it was confirmed that aggregation and precipitation occurred through change of light scattered through the sample suspension after 24 hours.

상기한 결과를 참고하여 분산안정성이 우수한 시료중에서 BaTiO3를 3 중량% 포함된 불소계 고분자 Teflon PTFE 수지를 알루미늄판 위에 75내외로 코팅한 MFW-01 시제품을 적용하여 열안정성 및 전하 보전 특성을 검토하였다. 테프론은 상온에서 액상에 분산된 형태이므로 스핀코팅을 이용하여 75내외의 두께로 박막형성이 가능하고 점착력이 강하며 높은 열적 안정성을 가진 물질이다. 또한 테프론은 전하 저장 특성 매우 우수한 것으로 알려져 있다. 열안정성 시험은 한국고분자시험연구소에서 초기 790V로 대전된 일렉트렛 MFW-01로 진행하였으며 테스트 조건은 275 ℃에서 5초간 열처리를 진행 하였다. Based on the above results, thermal stability and charge preservation characteristics were examined by applying MFW-01 prototype coated with fluorinated polymer Teflon PTFE resin containing 3 wt% of BaTiO 3 on an aluminum plate in a sample having excellent dispersion stability. . Since Teflon is dispersed in the liquid phase at room temperature, it is possible to form a thin film with a thickness of about 75 using spin coating, and has strong adhesive force and high thermal stability. Teflon is also known for its excellent charge storage properties. The thermal stability test was conducted with the electret MFW-01 charged to 790V at the Korea Polymer Testing Institute. The test conditions were heat treated at 275 ℃ for 5 seconds.

시험결과 고온에서의 테프론 박막의 손상은 발견되지 않았다. 이를 통하여 코로나 대전은 테프론이 가지고 있는 고유한 물리적, 화학적 특성에 영향을 주지 않음을 확인할 수 있었다. The test showed no damage to the Teflon thin film at high temperatures. Through this, it was confirmed that corona charging did not affect the unique physical and chemical properties of Teflon.

또한 초기 790V로 대전된 표면전위는 열처리 후 750V로 2%의 표면전위 감소를 보였다. 기존 연구 자료에 의하면 고온에서 열처리하면 표면의 전하가 시편내부로 침투하는 이른바 전하확산(Chargespreading)에 의해 표면전위가 감소하는 것으로 알려져 있다. 또한 이러한 전하 확산의 효과는 시편의 표면보다 에너지 준위가 높은 시편 내부에 전하가 포획됨으로 인해 시편의 열적 안정성이 향상되는 결과를 가져올 수 있다고 보고하였다. 위 실험의 결과는 대전 후 열처리에 의해 시편의 상태가 보다 깊은 수준의 에너지 준위에 전하를 포획할 수 있도록 변화된다는 것을 의미하며, 2% 내외의 표면전위 변화는 불소계 고분자 박막의 일렉트렛이 열적 안정성이 크다는 것을 의미한다.In addition, the surface potential charged to the initial 790V was reduced to 2% surface potential to 750V after the heat treatment. Existing research data show that the surface potential decreases by the so-called chargespreading in which surface charge penetrates into the specimen when heat treated at high temperature. In addition, the effect of the charge diffusion reported that the charge trapped inside the specimen having a higher energy level than the surface of the specimen may result in improved thermal stability of the specimen. The results of the above experiments indicate that the state of the specimen is changed by the heat treatment after charging to capture the charge at a deeper energy level, and the surface potential change of about 2% results in thermal stability of the electret of the fluorine-based polymer thin film. This means that it is big.

실험예 2. MFW-01 시제품의 표면 거칠기 측정Experimental Example 2 Measurement of Surface Roughness of MFW-01 Prototype

일렉트렛의 균일한 표면 대전 성능 구현을 위해 일렉트렛 표면의 박막 형성은 매우 중요하다. 일렉트렛 시제품 MFW-01의 표면 거칠기를 확인하기 위하여 한국고분자시험연구소에 표면 거칠기 측정 시험을 진행 하였다. 결과는 다음 표 3에 나타내었다.Thin film formation on the electret surface is very important for achieving uniform surface charging performance of the electret. In order to confirm the surface roughness of the electret prototype MFW-01, a surface roughness measurement test was conducted at the Korea Polymer Testing Institute. The results are shown in Table 3 below.

1) 측정방법 : KS M ISO 2808 method 4 규격에 준함 1) Measuring method: According to KS M ISO 2808 method 4

2) 시료크기 : Φ40mm 2) Sample size: Φ40mm

3) 측정기기 : Surface profiler (Dektak150) 3) Measuring device: Surface profiler (Dektak150)

4) Stylus force : 5.0mg 4) Stylus force: 5.0mg

5) Scan duration : 60sec 5) Scan duration: 60sec

[표 3]. MFW-01 시제품의 표면 거칠기 측정 결과TABLE 3 Surface roughness measurement result of MFW-01 prototype

시 료 명 Sample Name 측정 횟수Number of measurements 표면 거칠기 측정 값Surface roughness measurement MFW-01MFW-01 1One 13960.213960.2 1.3961.396 22 13074.913074.9 1.3071.307 33 12786.512786.5 1.2781.278 평균값medium 13273.913273.9 1.3271.327

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, MFW-01 시제품에 대한 표면 거칠기 측정 시험을 진행하여 표면 거칠기 평균 13,273.9(1.3)로 아주 균일한 박막 형성 결과를 얻을 수 있었다.As shown in Table 3, the surface roughness measurement test for the MFW-01 prototype was conducted to obtain a very uniform thin film formation result with an average surface roughness of 13,273.9 (1.3).

실험예 3. MFW-01 시제품의 도막 열전도율 측정Experimental Example 3 Measurement of Coating Film Thermal Conductivity of MFW-01 Prototype

일렉트렛 시제품 MFW-01에 대한 도막 열전도율 시험을 KS L 1604 규격에 의하여 한국세라믹기술원에 시제품을 의뢰하여 시험을 실시하였다. KS L 1604 규격은 레이저 플래시법에 의한 고성능 요업 재료를 실온에서 1,700K까지의 열확산율, 실온에서 1,000K까지의 비열 용량 및 열전도율 시험 방법에 대한 것으로 일렉트렛 시제품 MFW-01에 대하여 실온에서의 도막 열전도율 시험을 실시하였다. 일렉트렛 시제품 MFW-01을 원형 12.5mm 크기로 시편을 제작하여 3회 반복 시험을 실시한 결과 평균 도막 열전도율 2.76w/mk의 결과를 얻었다. 이를 통해 일렉트렛 시제품 MFW-01 은 열안정성뿐만 아니라 열이 가해지는 조건에서 라돈 감지의 역할을 안정적으로 수행할 수 있는 성능을 가지고 있음을 확인 할 수 있었다. The coating film thermal conductivity test for the electret prototype MFW-01 was made by requesting a prototype to the Korea Institute of Ceramic Technology according to the KS L 1604 standard. The KS L 1604 standard is a method for testing high performance ceramic materials by laser flash method at room temperature diffusion rate from room temperature to 1,700K, specific heat capacity from room temperature to 1,000K, and thermal conductivity test method, at room temperature for electret prototype MFW-01. Thermal conductivity test was performed. The electret prototype MFW-01 was fabricated in a circular 12.5 mm size and repeated three times to obtain an average coating film thermal conductivity of 2.76 w / mk. It was confirmed that the electret prototype MFW-01 had the ability to stably perform the role of radon detection under the conditions of heat as well as thermal stability.

실험예 6. MFW-01 시제품의 도막 접착력 측정Experimental Example 6. Measurement of Coating Film Adhesion of MFW-01 Prototype

라돈 감지용 일렉트렛 시제품 MFW-01에 대하여 불소계 고분자 박막의 접착 안정성을 확인하기 위하여 연필 긁기 시험을 통한 고분자 박막 접착력 확인을 한국고분자시험연구소에서 진행하였다. 일렉트렛 시제품 MFW-01의 Scratch hardness(pencil method) 측정은 미쓰비시사 : Uni 연필제품으로 진행 하였다. Scratch hardness(pencil method)의 결과판정은 연필 강도에 따라 9B-8B-7B-6B-5b-4B-3B-2B-B-HB-F-H-2H-3H-4H-5H-6H-7H-8H -9H 까지 구분이 되며, 9B~HB까지는 연성의 표면으로 판정 되며, F~9H까지는 강성의 표면으로 판정 된다. 일렉트렛 시제품 MFW-01은 연필 끝이 도료 표면에 750± 10g/㎠의 하중이 가해지도록 하여 시험을 진행하여 H(750g)의 결과를 얻을 수 있었다. 이로써 일렉트렛 시제품 MFW-01의 불소계 고분자 박막 표면은 우수한 접착력을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.In order to confirm the adhesion stability of the fluorine-based polymer thin film to the radon detecting electret prototype MFW-01, the polymer thin film adhesion through the pencil scraping test was conducted at the Korea Polymer Testing Institute. Scratch hardness (pencil method) measurement of the electret prototype MFW-01 was performed with Mitsubishi: Uni pencil. The result of the scratch hardness (pencil method) is determined by 9B-8B-7B-6B-5b-4B-3B-2B-B-HB-FH-2H-3H-4H-5H-6H-7H-8H- It is classified as 9H, 9B ~ HB is regarded as soft surface, and F ~ 9H is regarded as rigid surface. The electret prototype MFW-01 was tested with a pencil tip of 750 ± 10 g / cm 2 applied to the surface of the paint, resulting in H (750 g). As a result, it was confirmed that the surface of the fluorine-based polymer thin film of the electret prototype MFW-01 had excellent adhesion.

실험예 7. MFW-01에 대한 표면전위 안정성 확인Experimental Example 7. Confirmation of surface potential stability for MFW-01

라돈 감지용 일렉트렛의 성능을 위해 중요한 표면 전위 유지 및 측정 환경에서의 안정성을 확인하기 위하여 일렉트렛 시제품 MFW-01를 대전 장치를 이용하여 표면전위를 700V 이상으로 대전 시키고 30% 이상의 습윤 조건과 충격 조건에 대한 표면전위 유지 성능 및 시간이 경과함에 따른 표면 전위 손실 등을 확인하기 위한 시험을 진행 하였다. MFW-01 시제품의 코로나 대전은 바 형태와 볼형태의 대전극을 사용하여 각각 실시하였으며, 두 가지 타입 모두 코로나 대전을 통하여 표면전위 700V 이상의 표면 전위를 나타내어 초기 개발 목표인 표면전위 75% 이상을 보다 우수한 표면전위를 가지는 것을 확인 할 수 있었다.In order to maintain the surface potential important for the performance of radon sensing electrets and to verify the stability in the measurement environment, the electret prototype MFW-01 was charged with a charging device to charge the surface potential above 700V, and at least 30% wet conditions and impact. A test was conducted to confirm the surface potential retention performance and the surface potential loss with time. Corona charging of the MFW-01 prototype was performed using counter electrodes in the form of bars and balls, and both types showed surface potentials of 700 V or more through the corona charging, resulting in more than 75% of the initial development target. It was confirmed that it has an excellent surface potential.

실험예 8. 습윤 조건 및 충격 조건에서의 표면전위 유지 성능 확인Experimental Example 8. Confirmation of surface potential retention performance in wet and impact conditions

라돈 측정 현상에서 발생할 수 있는 습기 조건과 충격 조건에서의 대전된 일렉트렛 시제품의 표면전위 안정성을 확인하기 위하여 일렉트렛 시제품 MFW-01, MFW-02, MFW-03으로 상온에서의 시간에 따른 표면전위 변화와 1m 높이에서 바닥으로 일렉트렛 시제품을 바닥으로 떨어뜨렸을 때의 표면전위 변화 그리고 50% 습도 조건에서 시간별 표면전위 변화를 측정하는 시험을 진행 하였다. 초기 대전된 표면전위는 700V 이상으로 하여 시험을 진행하였다. 결과는 다음 표 4에 나타내었다.Surface potential over time at room temperature with the electret prototypes MFW-01, MFW-02, and MFW-03 to verify the surface potential stability of charged electret prototypes under moisture and impact conditions that may occur in radon measurements. The test was performed to measure the change in surface potential change when the Electret prototype was dropped to the floor at 1m height and the 50% humidity condition. The initial charged surface potential was set to 700V or more, and the test was conducted. The results are shown in Table 4 below.

[표 4]. 실온, 습윤 조건 및 충격 조건에서의 시제품 표면전위 유지 성능 확인TABLE 4 Verify prototype surface potential retention performance at room temperature, wet conditions and impact conditions

시 료 명Sample Name 상온 조건 표면전위(V)Room Temperature Surface Potential (V) 충격 조건 표면전위(V)Impact Conditions Surface Potential (V) 50% 습윤 조건 표면전위(V)50% Wetting Condition Surface Potential (V) 초기Early 24시간 후24 hours later 48시간 후48 hours later 초기Early 3회3rd time 5회5 times 초기Early 24시간 후24 hours later 48시간 후48 hours later MFW-01MFW-01 1회1 time 792792 776776 775 775 794794 786786 771 771 787787 754754 722 722 2회Episode 2 795795 779779 778 778 797797 789789 774 774 790790 757757 725 725 3회3rd time 782782 766766 765 765 784784 776776 761 761 777777 744744 713 713 MFW-02MFW-02 1회1 time 785785 767767 765 765 787787 778778 763 763 779779 738738 708 708 2회Episode 2 791791 775775 774 774 793793 785785 770 770 786786 753753 721 721 3회3rd time 792792 776776 775 775 794794 786786 771 771 787787 754754 722 722 MFW-03MFW-03 1회1 time 785785 762762 761 761 787787 769769 754 754 769769 734734 703 703 2회Episode 2 793793 777777 776 776 795795 787787 772 772 788788 755755 723 723 3회3rd time 748748 733733 732 732 750750 742742 728 728 743743 712712 682 682 Max(V)Max (V) 795 795 779 779 778 778 797 797 789 789 774 774 790 790 757 757 725 725 Min(V)Min (V) 748 748 733 733 732 732 750 750 742 742 728 728 743 743 712 712 682 682 Avg(V)Avg (V) 785785 768768 766 766 787787 778778 763 763 778778 745745 713 713 평균 표면전위 감소율 %Average surface potential reduction% 97.86%97.86% 98.84%98.84% 95.66%95.66%

상기한 바와 같이, 본 출원인은 전하보존 특성이 우수한 일렉트렛 제조기술을 이전 받아 이전기술을 검증하고, 라돈 측정용 프로브에 적합한 형태로 전하보존 특성을 조절하는 연구를 추진하였으며, 라돈 측정환경을 조사하여 현장의 가혹조건에서 분석 신뢰성을 부여할 수 있도록 이전기술의 불소수지 혼합액 조성 및 박막 형성조건 변화테스트 및 최적화 연구를 수행하였다. As described above, the Applicant has transferred the electret manufacturing technology with excellent charge retention properties, verified the previous technology, and carried out a study to adjust the charge retention properties in a form suitable for a radon measurement probe, and investigated the radon measurement environment. In order to provide analytical reliability in the harsh conditions of the field, the test and optimization of the fluorine resin mixture composition and thin film formation conditions of the prior art were performed.

본 발명에 의한 불소계 고분자 수지 일렉트렛은 우수한 전하보존 특성과 내열 특성을 갖는 것으로 확인 되었다. 열, 습도, 충격 등 외부환경조건에도 안정적인 성능 구현을 확인하였으며, 안정적인 성능 구현이 가능한 일렉트렛의 제조를 위한 코로나 대전 장치를 설계 제작하여 일렉트렛 고분자 박막에 균일한 대전 효과를 가져 올 수 있었다.The fluorine-based polymer resin electret according to the present invention was found to have excellent charge retention characteristics and heat resistance characteristics. It confirmed that stable performance was implemented even under external environmental conditions such as heat, humidity, shock, and it was possible to bring uniform charging effect to electret polymer thin film by designing and manufacturing corona charging device for manufacturing electret capable of stable performance.

도 1은 CaTiO3의 페로브스카이트(perovskite) 구조의 모식도이다.1 is a schematic diagram of a perovskite structure of CaTiO 3 .

도 2는 스핀 코팅 방법에 따른 일렉트렛 박막표면의 전자 현미경 사진이다. 2 is an electron micrograph of an electret thin film surface according to the spin coating method.

도 3은 액상 정전 코팅 방식에 따른 일렉트렛 박막표면의 전자 현미경 사진이다. 3 is an electron micrograph of an electret thin film surface according to a liquid electrostatic coating method.

도 4는 닥터 블레이드 코팅 방식에 따른 일렉트렛 박막표면의 전자 현미경 사진이다. 4 is an electron micrograph of the electret thin film surface according to the doctor blade coating method.

도 5는 실시예 2에서 사용된 코로나 방전에 의한 대전 장치 모식도이다.5 is a schematic diagram of a charging device using corona discharge used in Example 2. FIG.

도 6은 실시예 2에 의하여 제조된 박막형성 일렉트렛 시편의 사진이다.6 is a photograph of a thin film-forming electret specimen prepared in Example 2. FIG.

도 7은 일렉트렛 시제품 MFW-01의 박막표면 전자 현미경 사진이다.7 is a thin film electron micrograph of an electret prototype MFW-01.

도 8은 볼 형태의 대전극을 사용한 코로나 대전 실시를 나타낸 사진이다.FIG. 8 is a photograph showing corona charging using a ball-type counter electrode. FIG.

Claims (13)

페로브스카이트(perovskite) 결정구조를 갖는 유전체 입자가 포함된 내열성 불소계 고분자 수지 혼합용액으로 금속판을 스핀코팅하여 박막을 형성하고, 상기 박막이 코팅된 금속판을 타공하여 성형하며, 상기 성형된 금속판에 개별적으로 전압을 인가하는 과정으로 제조된 것으로,A thin film is formed by spin coating a metal plate with a heat-resistant fluorine-based polymer resin mixed solution containing dielectric particles having a perovskite crystal structure, and forming the thin film coated with the perforated metal plate. It is manufactured by applying voltage individually. 내열성 불소계 고분자 수지와 페로브스카이트(perovskite) 결정구조를 갖는 유전체 입자를 포함하는 단일층 구조의 박막을 구비하는 것임을 특징으로 하는 불소계 고분자 수지 일렉트렛. A fluorine-based polymer resin electret comprising a thin film of a single layer structure comprising a heat resistant fluorine-based polymer resin and a dielectric particle having a perovskite crystal structure. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 내열성 불소계 고분자 수지는 PTFE(Polytetrafluoroethylene), PFA(poly(perfluoroalkyl acrylate)), FEP(Fluorinated ethylenepropylene resin) 및 PVDF(Polyvinylidenefluoroide) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것임을 특징으로 하는 불소계 고분자 수지 일렉트렛. The heat resistant fluorine-based polymer resin fluorine-based polymer resin electret, characterized in that it comprises at least one selected from PTFE (Polytetrafluoroethylene), poly (perfluoroalkyl acrylate) (PFA), Fluorinated ethylenepropylene resin (FEP) and Polyvinylidenefluoroide (PVDF). 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 페로브스카이트(perovskite) 결정구조를 갖는 유전체 입자는 1 내지 5 중량% 범위로 포함되는 것임을 특징으로 하는 불소계 고분자 수지 일렉트렛.The dielectric particles having a perovskite crystal structure is in the range of 1 to 5% by weight fluorine-based polymer resin electret. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 페로브스카이트(perovskite) 결정구조를 갖는 유전체 입자는 CaCO3, BaTiO3, SrTiO3, PbZrTiO3, KNbO3, LiNbO3, LiTaO3, BiFeO3 및 CaTiO3 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 불소계 고분자 수지 일렉트렛.The dielectric particles having the perovskite (perovskite) The crystal structure is characterized in that the CaCO 3, BaTiO 3, SrTiO 3 , PbZrTiO 3, KNbO 3, LiNbO 3, LiTaO 3, BiFeO 3 and CaTiO 3, at least any one selected from Fluorine-based polymer resin electret. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 박막은 50 내지 150 ㎛ 범위인 것임을 특징으로 하는 불소계 고분자 수지 일렉트렛.The thin film is a fluorine-based polymer resin electret, characterized in that in the range of 50 to 150 ㎛. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 세라믹 유전체가 더 포함되는 것임을 특징으로 하는 불소계 고분자 수지 일렉트렛.A fluorine-based polymer resin electret, characterized in that further comprising a ceramic dielectric. 청구항 6 에 있어서,The method according to claim 6, 상기 세라믹 유전체는 0 중량%를 초과하고 3 중량% 이하의 범위로 포함되는 것임을 특징으로 하는 불소계 고분자 수지 일렉트렛.The ceramic dielectric is greater than 0% by weight and fluorine-based polymer resin electret characterized in that it is included in the range of 3% by weight or less. 청구항 6 에 있어서,The method according to claim 6, 상기 세라믹 유전체는 PbZrTiO, PbNbO, Al2O3, SiO2, Si3N4, B2O3/ZnO/SiO2, SiO2/Si3N4, TiO2, 및 카본블랙(Carbonblack) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것임을 특징으로 하는 불소계 고분자 수지 일렉트렛.The ceramic dielectric material is selected from PbZrTiO, PbNbO, Al 2 O 3 , SiO 2 , Si 3 N 4 , B 2 O 3 / ZnO / SiO 2 , SiO 2 / Si 3 N 4 , TiO 2 , and Carbonblack A fluorine-based polymer resin electret comprising at least one. 페로브스카이트(perovskite) 결정구조를 갖는 유전체 입자가 1 내지 5 중량% 포함된 내열성 불소계 고분자 수지 혼합용액으로 금속판을 스핀코팅하여 박막을 형성하는 단계,Forming a thin film by spin coating a metal plate with a heat-resistant fluorine-based polymer resin mixed solution containing 1 to 5 wt% of dielectric particles having a perovskite crystal structure, 상기 박막이 코팅된 금속판을 타공하여 성형하는 단계, 및, Forming the metal plate coated with the thin film, and 상기 성형된 금속판에 개별적으로 전압을 인가하는 단계Individually applying a voltage to the molded metal plate 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 불소계 고분자 수지 일렉트렛의 제조방법.Method for producing a fluorine-based polymer resin electret comprising a. 청구항 9 에 있어서,The method according to claim 9, 상기 인가는 대기압 조건에서 코로나 방전을 수행하는 것임을 특징으로 하는 불소계 고분자 수지 일렉트렛의 제조방법.The application is a method for producing a fluorine-based polymer resin electret, characterized in that to perform a corona discharge at atmospheric pressure conditions. 청구항 10에 있어서,The method according to claim 10, 상기 코로나 방전은 다수의 일렉트렛을 각각 개별적으로 음전하를 대전하는 조건에서 수행되는 것임을 특징으로 하는 불소계 고분자 수지 일렉트렛의 제조방법.The corona discharge is a method of manufacturing a fluorine-based polymer resin electret, characterized in that the plurality of electrets are carried out under the conditions of individually charging a negative charge. 청구항 9에 있어서,The method according to claim 9, 상기 내열성 불소계 고분자 수지 혼합용액은 세라믹 유전체를 0 중량%를 초과하고 3 중량% 이하의 범위로 더 포함하는 것임을 특징으로 하는 불소계 고분자 수지 일렉트렛의 제조방법.The heat-resistant fluorine-based polymer resin mixed solution is a method for producing a fluorine-based polymer resin electret, characterized in that it further comprises a ceramic dielectric in the range of more than 0% by weight and 3% by weight or less. 청구항 1 내지 8 중에서 선택된 어느 하나의 일렉트렛이 구비된 라돈 측정용 센서.Radon measuring sensor provided with any one of the electret selected from claim 1 to claim 8.
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