KR101779969B1 - 압전필름의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압전필름의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 클립을 이용하여 고분자 시트의 양쪽 가장자리부를 고정하는 단계; 상기 클립에 의해 고정된 고분자 시트의 양쪽 가장자리부를 폭방향으로 연신하여 결정성 고분자 시트를 형성하는 단계; 및 상기 연신된 결정성 고분자 시트를 사이에 두고 배치된 전극과 도전성 히팅유닛에 분극전압을 인가하여 결정성 고분자 시트에 극성을 형성하여 압전필름을 제조하는 단계;를 포함하여 이루어지고, 기존의 MD방향으로 연신하던 것을 고분자 시트의 폭방향(TD방향)으로 연신함으로써, 시트의 네킹 현상 등을 방지하여 시트의 결정배향을 균일하게 하고, 대면적에 걸쳐 안정된 압전성을 가지도록 한 것을 특징으로 하는 압전필름의 제조방법을 제공한다.

Description

압전필름의 제조방법{Method for manufacturing of piezoelectric film}

본 발명은 압전필름의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대면적에 걸쳐 안정된 압전성을 가지도록 한 압전필름의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 필름 스피커는 교류 전압이 인가됨에 따라 기계적인 진동을 하는 압전필름과, 압전필름의 양면에 형성된 전도성 고분자막과, 전도성 고분자막에 외부로부터의 교류전압을 공급하는 전극으로 구성된다.

이와 같이 구성된 필름 스피커에 교류 전압을 인가하게 되면 전도성 고분자 막의 전압 차이로 인해 압전필름이 진동하면서 소리를 만들어 낸다.

상기 압전필름으로는 포리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테프론(FEP), 폴리비닐리덴플루오라이드(Polyvinylidine Fluoride: PVDF) 등이 사용가능하다. 특히 PVDF는 가장 효과적인 압전필름으로 알려져 있다.

종래의 압전필름의 제조방법은 고분자 시트를 고분자 시트의 결정을 한 방향으로 배향시키기 위해 MD 방향으로 연신(Stretching)함과 동시에, 연신된 고분자 시트에 극성을 가지게 하여 고분자 시트의 결정배향을 유지하는 폴링(polling) 공정을 포함한다.

도 1은 종래기술에 따른 압전필름의 제조방법을 설명하기 위한 개략도로서, 고분자 시트(5)가 제1연신용 롤러(1)와 제2연신용 롤러(2) 사이에 대각선 방향으로 걸려 오른쪽 방향으로 진행되고 있는 모습을 보여준다.

상기 제1연신용 롤러(1)는 왼쪽에 배치되고, 제2연신용 롤러(2)는 제1연신용 롤러(1)의 오른쪽에 일정한 간격을 두고 배치되고, 고분자 시트(5)는 제1연신용 롤러(1)의 상부에 걸리고, 제1연신용 롤러(1)의 상부에서 대각선 방향으로 연장되어 제2연신용 롤러(2)의 하부를 거쳐 오른쪽 상방향으로 이송된다.

이때, 상기 고분자 시트(5)를 MD(Machine Direction) 방향(종방향 또는 진행방향)으로 연신시키기 위해 제1 및 제2연신용 롤러(1,2)는 동일한 직경을 가지고 서로 반대방향으로 회전하되, 회전속도의 차이로 고분자 시트(5)를 연신시킬 수 있다.

예를 들면, 상기 제1연신용 롤러(1)는 시계방향으로 100rpm의 속도로 회전하면, 제2연신용 롤러(2)는 반시계방향으로 300rpm의 속도로 회전하고, 제2연신용 롤러(2)가 상대적으로 더 큰 회전속도로 고분자 시트(5)를 MD 방향으로 잡아당김으로써 연신시키며 고분자 시트(5)의 결정방향을 MD 방향으로 배향시킬 수 있다.

또한, 상기 고분자 시트(5)를 폴링하기 위해 제1연신용 롤러(1)의 상부와 제2연신용 롤러(2)의 하부에는 일정 간격을 두고 각각 곡면형태의 제1 및 제2전극(3,4)이 롤러와 서로 마주보게 배치되고, 상기 제1전극(3)과 제1연신용 롤러(1) 사이에, 그리고 제2전극(4)과 제2연신용 롤러(2) 사이에 분극전압을 인가하면, 제1 및 제2연신용 롤러(1,2)에 고분자 시트(5)가 밀착되면서 고분자 시트(5)의 결정배향을 유지하여 압전성을 가지는 필름을 제조할 수 있다.

그러나, 상기 MD 방향으로 연신하는 방법은 대면적에 걸쳐 안정된 압전성을 가지는 고분자 압전체 필름을 제조하기 어려운 문제점이 있다.

그 이유를 설명하면 다음과 같다.

1. 일정한 결정방향과 극성을 가지는 고분자 필름을 제조하기 위해서는 결정배향이 균일하여야 하지만, 도 2에 도시한 바와 같이 고분자 시트(5)를 MD 방향(종방향)으로 연신하면 고분자 시트(5)의 두께가 얇아지면서 이의 폭방향 길이가 좁아짐에 따라 네킹(Necking) 현상이 발생하고, 이로 인해 MD 방향의 결정배향을 균일하게 제어하기가 어렵다.

2. 고분자 시트가 회전하는 제1 및 제2연신용 롤러의 표면과 접촉하여 연신되는 동안에 제1 및 제2연신용 롤러의 회전속도의 차이로 인해 스크래치(Scratch)가 생길 수 있다.

3. MD 방향으로 연신하는 중에 고분자 시트가 균일한 장력에 의해 당겨지지 않는 경우에 전극(3,4)에 형성된 폴링용 충전핀(3a,4a)(Charging pin)에 고분자 시트가 걸려 손상될 가능성이 높다.

4. MD 방향으로 연신하기 전에 MD방향 연신에 필요한 열 공급은 시트와 히팅롤간의 접촉에 의해 직접적으로 공급하고, 예열 조건이 시트에 존재하는 두께의 편차 등의 원인으로 인해 일정하지 않고, 네킹부를 안정적으로 형성하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 기존의 MD방향으로 연신하던 것을 고분자 시트의 폭방향(TD방향)으로 연신함으로써, 시트의 네킹 현상 등을 방지하여 시트의 결정배향을 균일하게 하고, 대면적에 걸쳐 안정된 압전성을 가지도록 한 압전필름의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 다수의 클립으로 고분자 시트의 폭방향 단부를 고정한 후 폭방향으로 잡아당김으로써, 기존의 연신용 롤러와 접촉 없이 고분자 시트를 연신함으로써, 시트 표면에 발생되는 스크래치를 방지할 수 있는 압전필름의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 클립에 의해 고분자 시트를 폭방향으로 연신하는 공정과 별도로 고분자 시트에 극을 형성함(폴링함)으로써, 불균일한 장력으로 인해 연신 중 시트가 폴링용 충전핀에 걸려 손상되는 현상을 방지할 수 있는 압전필름의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 기존의 히터롤에 의한 직접 접촉식으로 예열하지 않고, 고분자 시트를 폭방향으로 연신하기 전에 열풍식으로 고분자 시트를 균일하게 예열할 수 있는 압전필름의 제조방법을 제공하는데 그 목적 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 압전필름의 제조방법은 클립을 이용하여 고분자 시트의 양쪽 가장자리부를 고정하는 단계; 상기 클립에 의해 고정된 고분자 시트의 양쪽 가장자리부를 폭방향으로 연신하여 결정성 고분자 시트를 형성하는 단계; 및 상기 연신된 결정성 고분자 시트를 사이에 두고 배치된 전극과 도전성 히팅유닛에 분극전압을 인가하여 결정성 고분자 시트에 극성을 형성하여 압전필름을 제조하는 단계;를 포함하여 이루어지고, 기존의 MD방향으로 연신하던 것을 고분자 시트의 폭방향(TD방향)으로 연신함으로써, 시트의 네킹 현상 등을 방지하여 시트의 결정배향을 균일하게 하고, 대면적에 걸쳐 안정된 압전성을 가지도록 한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 고분자 시트를 연신하는 단계는 클립을 폭이 좁은 도입구간에서 점진적으로 폭이 넓어지는 연신구간으로 이동시켜 고분자 시트의 양쪽 가장자리부를 폭방향으로 연신하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 결정성 고분자 시트를 형성하는 단계는 고분자 시트를 연신하기 전에 열풍기에 의해 고분자 시트에 열풍을 분사시켜 고분자 시트의 두께 편차에 상관없이 고분자 시트를 균일하게 예열하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 압전필름의 제조방법의 장점을 설명하면 다음과 같다.

1. 고분자 시트의 양쪽 가장자리부를 클립에 의해 TD방향(폭방향)으로 잡아당겨 연신시킴으로써, 기존의 MD방향 연신에 따른 네킹 현상을 방지하여 고분자 시트의 결정배향을 균일하게 제어할 수 있다.

2. 고분자 시트의 양쪽 가장자리부를 클립으로 고정한 후 연신구간을 따라 이송 및 연신시킴으로써, 기존의 연신용 롤러의 회전속도 차이로 인해 발생되는 스크래치를 방지할 수 있다.

3. 고분자 시트의 연신과 별도로 폴링 공정이 이루어짐으로써, 기존의 연신과 폴링이 동시에 이루어질 때 불균일한 장력으로 인해 고분자 시트가 폴링용 충전핀에 걸쳐 손상되는 것을 방지할 수 있다.

4. 고분자 시트를 폭방향으로 연신하기 전에 열풍기를 통해 열풍을 고분자 시트의 상면과 하면에 분사시킴으로써, 고분자 시트에 존재하는 두께의 편차에 관계없이 균일하게 열을 공급하여, 고분자 시트를 폭방향으로 균일하게 연신시킬 수 있다.

5. 고분자 시트에 열풍에 의한 예열, 폭방향 연신, 및 연신과 별도로 폴링공정을 수행함으로써, 대면적에 걸쳐 안정된 압전성을 가지는 압전필름을 제조할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 압전필름의 제조방법을 설명하기 위한 개략도
도 2는 종래기술에 따른 MD 방향 연신 시 네킹현상을 보여주는 평면도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연신공정을 보여주는 평면도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 폴링공정을 설명하기 위한 폴링장치의 개략도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연신공정을 보여주는 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 폴링공정을 설명하기 위한 폴링장치의 개략도이다.

본 발명은 기존의 방식과 다른 시트 예열방법, 연신 및 폴링 방법을 사용하여 종래의 문제점을 개선할 수 있는 압전필름의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 압전필름은 레조네이터, 필터, 압전스피커 등과 같은 통신기기와, 초음파 진단용 탐촉자, 혈류계 등과 같은 의료기기와, 가속도, 충격 및 압력센서 등과 같은 센서기기와, 오디오용 필터, 초음파 가스 등과 같은 전자기기와, 비디오 자동 초점용 압전모터 등과 같은 디스플레이와, 군용 차량 등과 같은 군수분야에 적용할 수 있지만, 주로 사용가능한 압전용 스피커의 압전필름에 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 압전필름 제조장치는 고분자 시트(12)를 연신하기 위한 연신장치(10)와, 연신된 고분자 시트(12)를 폴링하는 폴링장치(20)를 포함한다.

상기 연신장치(10)는 고분자 시트(12)의 결정방향으로 일정한 방향으로 배열하기 위해 고분자 시트(12)를 일정한 방향으로 연신시키는 장치이다.

본 발명에서는 고분자 시트(12)를 TD(시트(12)의 폭방향 또는 횡방향 또는 시트(12)의 길이를 가로지르는 방향)으로 연신시킨다.

도 3을 참조하면, 상기 연신장치(10)는 고분자 시트(12)의 양측 가장자리부를 잡아주는 클립과, 상기 클립을 이동 및 순환시켜주는 구동수단을 포함한다.

상기 구동수단은 고분자 시트(12)의 양쪽 가장자리부를 클립에 의해 고정하여 고분자 시트(12)를 왼쪽의 입구측에서 오른쪽의 출구측으로 이송하며, 고분자 시트(12)의 양쪽 가장자리부에 각각 형성된 순환경로를 따라 클립을 입구측과 출구측 사이로 순환시킨다.

상기 구동수단은 다수의 클립가 일정한 간격으로 장착되고 모터의 구동력에 의해 회전이송되는 벨트(11)와, 상기 벨트(11)를 회전이송하기 위한 구동모터와, 상기 구동모터의 동력을 벨트(11)에 전달하는 구동풀리 및 종동풀리를 포함할 수 있다.

상기 벨트(11)는 루프(LOOP) 형태의 구조로서, 고분자 시트(12)가 이송되는 이동경로의 양측 가장자리부에 각각 배치되고, 벨트(11)의 외측면에 다수의 클립에 장착되고, 고분자 시트(12)가 벨트(11)의 입구측에서 클립에 의해 물려서 고정되고, 벨트(11)의 작동에 의해 클립으로 고정된 고분자 시트(12)를 이송하면서 폭방향으로 연신하고, 벨트(11)의 출구측에서 클립에서 고분자 시트(12)를 분리시킨 후 와인더에 의해 연신된 고분자 시트(12)를 권취한다.

상기 클립은 일단부가 오므려졌다가 벌려짐 가능한 구조를 가지고, 별도의 기계장치에 의해 클립을 자동으로 오므렸다 벌렸다 할 수 있어서, 별도의 기계장치에 의해 벨트(11)의 입구측에서 고분자 시트(12)를 클립에 고정하여 벨트(11)에 의해 고분자 시트(12)를 이송하고, 벨트(11)의 출구측에서 고분자 시트(12)로부터 클립을 분리시켜 다시 입구측으로 순환시킬 수 있다.

또한, 상기 연신장치(10)는 벨트(11) 사이에 폭이 좁은 도입구간(13)과, 고분자 시트(12)를 폭방향으로 연신하기 위해 도입구간(13)에 비해 점진적으로 폭이 넓어지는 연신구간(14)과, 상기 연신구간(14)의 폭을 그대로 유지하여 배출시키는 배출구간(15)을 포함한다.

상기 연신구간(14)은 도입구간(13)에서 경사지게 형성하여 점진적으로 폭이 넓어지도록 하고, 고분자 시트(12)를 급작스럽게 큰 폭으로 잡아당기면 고분자 시트(12)가 균일한 결정배향을 가지는데 악영향을 줄 것이기 때문에, 고분자 시트(12)의 폭을 점진적으로 잡아당기는 것이 바람직하다.

이때, 고분자 시트(12)의 두께 및 연신비에 따라 경사기울기를 다르게 할 수 있다.

그리고, 상기 도입구간(13)과 연신구간(14)에는 벨트(11)의 중간에 다수의 회전축이 설치되어, 벨트(11)의 회전이송경로를 일정하게 안내할 수 있다.

여기서, 상기 고분자 시트(12)는 도입구간(13)에서 클립에 의해 고정되어 이송되다가 연신구간(14)을 따라 이동하는 클립에 의해 폭방향으로 연신되고, 일정한 폭으로 연신된 고분자 시트(12)는 배출구간(15)에서 클립과 분리되어 와인더에 의해 감겨진다.

상기 클립과 분리된 고분자 시트(12)는 도 3에 도시하지 않은 복수의 롤에 의해 지지되어 배출되고, 배출된 고분자 시트(12)의 선단부를 작업자가 와인더에 접착제로 부착한 다음 와인딩할 수 있다.

상기 연신장치(10)의 도입구간(13)에는 고분자 시트(12)를 연신하기 전에 열풍기가 상하방향으로 설치되고, 상기 열풍기에서 고분자 시트(12)에 열풍을 분사시킴으로써, 고분자 시트(12)의 상면과 하면을 동시에 가열함으로써, 고분자 시트(12)를 용이하게 연신할 수 있다.

상기 폴링장치(20)는 연신된 고분자시트(12)가 감겨진 언와인더(21)와, 언와인더(21)에서 풀려진 연신된 고분자 시트(12)에 극성을 형성하기 위한 차징유닛(25)(Charging unit)과, 상기 연신된 고분자 시트(12)에 열을 가하기 위한 도전성 히팅유닛과, 고분자 시트(12)에 극성을 형성하여 제조된 압전필름을 권취하는 리와인더(24)를 포함한다.

상기 언와인더(21)는 연신장치(10)에 의해 연신된 고분자 시트(12)를 와인딩한 와인더와 다른 별도의 권취장치로 구성될 수 있고, 언와인더(21)에 권취된 결정성 고분자 시트(12)(연신된 고분자 시트(12))를 풀어서 차징유닛(25)에 공급한다.

상기 언와인더(21)와 차징유닛(25) 사이에는 복수의 가이드롤러가 배치되어, 적절한 텐션을 결정성 고분자 시트(12)에 줄 수 있고, 가이드롤러는 언와인더(21)의 우측 상부에 일정한 간격을 두고 배치된 한쌍의 상부가이드롤러(22)와, 상부가이드롤러(22)의 하부에 배치된 하부가이드롤러(23)를 포함한다.

이때, 상기 결정성 고분자 시트(12)는 언와인더(21)에서 왼쪽 상부가이드롤러(22)의 상부를 감싸면서 하방향으로 연장되고, 하부가이드롤러(23)의 하부를 감싸면서 상방향으로 연장되며, 다시 오른쪽 상부가이드롤러(22)의 상부를 감싸면서 차징유닛(25) 및 히팅유닛에 공급된다.

상기 히팅유닛은 결정성 고분자 시트(12)에 열을 공급하기 위한 장치로 고분자 시트(12)를 사이에 두고 고분자 시트(12)의 상부와 하부에 배치되어, 고분자 시트(12)에 열을 가한다.

상기 차징유닛(25)은 결정성 고분자 시트(12)에 극성을 부여하기 위한 장치로, 상부 히팅유닛(27a)와 인접하게 결정성 고분자 시트(12)의 상부에 전극(26)을 배치하고, 전극(26)과 하부 히팅유닛(27b) 사이에 분극전압을 인가하여 결정성 고분자 시트(12)에 극성을 형성한다.

상기 차징유닛(25)과 리와인더(24) 사이에 복수의 가이드롤러를 배치하여, 극성을 가지는 결정성 고분자 시트(12)(압전필름)에 텐션을 줄 수 있고, 전술한 가이드롤러와 동일한 구성 및 작용을 한다.

상기 리와인더(24)는 차징유닛(25)에 의해 결정성 고분자 시트(12)에 극성을 형성하여 제조된 압전필름을 감아서 보관한다.

본 발명의 일실시예에 따른 압전필름으로 PVDF 압전필름을 사용할 수 있다.

이와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 압전필름의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

PVDF 압전필름을 제조하기 위해 PVDF 수지를 압출공정을 이용하여 금속재질의 캐스팅 롤(Casting Roll)에 안착시켜 시트(12)를 형성한다.

이렇게 형성된 시트(12)는 시트(12) 단부의 두께가 두껍고 캐스팅 롤과 접촉하는 시트(12)의 중간면과 캐스팅 롤과 접촉하지 않는 시트(12)의 단부면 사이의 냉각속도 차이로 인해 시트(12) 단부에 컬(curl) 현상이 발생할 수 있다.

다시말해서, 상기 캐스팅 롤은 금속재질로 공기보다 열전도도가 커서 캐스팅 롤에 접촉되는 고분자 시트(12)의 열을 빨리 발산시키고, 캐스팅 롤과 접촉되지 않은 고분자 시트(12)의 단부는 상대적으로 더디게 냉각되어, 이로 인해 상대적으로 냉각속도가 느린 시트(12)의 단부가 둥글게 말리는 컬 현상이 발생한다.

상기 고분자 시트(12)의 단부에 컬 현상이 발생하면 고분자 시트(12)를 연신시키기 위해 클립에 고정할 수 없기 때문에, 이 경우 캐스팅 롤에 접촉되지 않는 고분자 시트(12)의 단부를 냉각시켜주거나, MD 방향으로 고분자 시트(12)를 1.05~1.5배 수준으로 연신함으로써, 문제를 해결할 수 있다.

그다음, 이와 같이 만들어진 고분자 시트(12)를 열풍기에 의해 예열하여 고분자 시트(12)를 연신하기 위한 열을 고분자 시트(12)에 공급한 후, 연신장치(10)에 의해 폭방향으로 연신한다.

상기 연신장치(10)의 도입구간(13)에서 고분자 시트(12)의 양측 가장자리부를 다수의 클립에 의해 고정한 후, 클립을 벨트(11)에 의해 연신구간(14)으로 이동시킨다.

이때, 연신구간(14)은 점진적으로 폭이 넓어지게 형성되어, 다수의 클립이 연신구간(14)을 따라 이동할 때 고분자 시트(12)의 양측 가장자리부를 폭방향으로 잡아당겨 연신시킨다.

계속해서 클립이 연신구간(14)을 지나 폭이 일정한 배출구간(15)으로 이동하면서 연신된 고분자 시트(12)를 배출구간(15)을 통해 배출시키고, 배출구간(15)의 단부에서 클립이 고분자 시트(12)에서 분리된 후 와인더에 의해 감겨진다.

이와 같이 연신된 고분자 시트(12)의 폭은 연신되기 전의 시트(12)의 폭에 따라 결정되는데, 본 발명에 따라 폭방향으로 연신될 경우에 본래 시트 폭에 비해 4~5배 정도 수준으로 연신시킬 수 있다.

그 다음, 감겨진 결정성 고분자 시트(12)를 적절한 폭으로 슬리팅(Slitting)한 후 폴링장치(20)에 의해 고분자 시트(12)에 극성을 형성한다.

상기 결정성 고분자 시트(12)에 극성을 형성하기 위해 언와인더(21)에 감겨진 결정성 고분자 시트(12)를 풀어서 차징유닛(25)의 전극(26)과 하부 히팅유닛(27b) 사이를 통과시킨 후 리와인더(24)에 의해 다시 감아 대면적에 걸쳐 안정된 압전성을 가지는 압전필름을 제조할 수 있다.

이때, 상기 차징유닛(25)에 의해 전극(26)과 하부 히팅유닛(27b)에 분극전압을 인가하고, 이 분극전압에 의해 전극(26)과 하부 히팅유닛(27b) 사이를 통과하는 결정성 고분자 시트(12)에 극성을 형성할 수 있다.

여기서, 상기 폴링공정은 연신공정 후 오프라인(OFF-LINE)방식으로 따로 분리되어 설명되었지만, 폴링공정과 연신공정 사이에 별도의 설비를 추가하는 경우에 연신공정에서 폴링공정으로 연속해서 수행되는 인라인(INLINE)방식으로 이루어질 수 있다.

이와 같이 제조된 압전필름의 제조방법에 의하면, 고분자 시트(12)의 양쪽 가장자리부를 클립에 의해 TD방향(폭방향)으로 잡아당겨 연신시킴으로써, 기존의 MD방향 연신에 따른 네킹 현상을 방지하여 고분자 시트(12)의 결정배향을 균일하게 제어할 수 있다.

또한, 고분자 시트(12)의 양쪽 가장자리부를 클립으로 고정한 후 연신구간(14)을 따라 이송 및 연신시킴으로써, 기존의 연신용 롤러의 회전속도 차이로 인해 발생되는 스크래치를 방지할 수 있다.

아울러, 고분자 시트(12)의 연신과 별도로 폴링 공정이 이루어짐으로써, 기존의 연신과 폴링이 동시에 이루어질 때 불균일한 장력으로 인해 고분자 시트(12)가 폴링용 충전핀(26a)에 걸려 손상되는 것을 방지할 수 있다.

뿐만 아니라, 고분자 시트(12)를 폭방향으로 연신하기 전에 열풍기를 통해 열풍을 고분자 시트(12)의 상면과 하면에 분사시킴으로써, 고분자 시트(12)에 존재하는 두께의 편차에 관계없이 균일하게 열을 공급하여, 고분자 시트(12)를 폭방향으로 균일하게 연신시킬 수 있다.

따라서, 고분자 시트(12)에 열풍에 의한 예열, 폭방향 연신, 및 연신과 별도로 폴링공정을 수행함으로써, 기존의 문제점을 개선할 수 있고, 대면적에 걸쳐 안정된 압전성을 가지는 압전필름을 제조할 수 있다.

실시예

두께 80㎛의 고분자 시트(12)를 다음과 같은 조건에 의해서 TD(횡방향)으로 연신하여 결정성 고분자 시트(12)를 제조한 후 결정성 고분자 시트(12)에 극성을 형성하여 압전성 고분자 필름을 제작하였다.

비교예

기존의 고분자 시트(12)를 연신용 롤러를 이용하여 MD 방향으로 연신함과 동시에 고분자 시트(12)에 극성을 형성하여 압전성 고분자 필름으로 제작된 일본의 K사 제품을 사용하였다.

시험예

본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 실시예 1 내지 실시예 7과, 비교 제품으로 일본 K사 제품을 분석하기 위해 압전계수와 음량 및 표면 스크래치 여부를 측정하였고, 그 결과는 다음 표 1과 같다.

표 1에 도시한 바와 같이, 비교예의 경우 압전성 고분자 필름 표면에 스크래치가 발생하였으나, 본 발명에 따른 실시예의 경우 압전성 고분자 필름 표면에 스크래치가 발생하지 않았다.

10 : 연신장치 11 : 벨트
12 : 고분자 시트 13 : 도입구간
14 : 연신구간 15 : 배출구간
20 : 폴링장치 21 : 언와인더
22 : 상부 가이드롤러 23 : 하부 가이드롤러
24 : 리와인더 25 : 차징유닛
26 : 전극 26a : 폴리용 충전핀
27a : 상부 히팅유닛 27b : 하부 히팅유닛

Claims (3)

1. 압전필름의 제조방법에 있어서,
   PVDF 압전필름을 제조하기 위해 PVDF 수지를 압출공정을 이용하여 금속재질의 캐스팅 롤(Casting Roll)에 안착시켜 고분자 시트(12)를 형성하는 단계;
   상기 PVDF 수지로 형성된 고분자 시트(12)를 MD 방향으로 1.05배~1.5배 연신시키는 단계;
   클립을 이용하여 상기 고분자 시트(12)의 양쪽 가장자리부를 고정하는 단계;
   상기 클립에 의해 고정된 고분자 시트(12)의 양쪽 가장자리부를 폭방향으로 연신하되, 본래 시트 폭에 비해 4~5배 연신하여 결정성 고분자 시트(12)를 형성하는 단계;
   상기 연신된 결정성 고분자 시트(12)를 사이에 두고 배치된 전극(26)과 도전성 히팅유닛에 분극전압을 인가하여 결정성 고분자 시트(12)에 극성을 형성하는 방식으로 압전필름을 제조하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전필름의 제조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 결정성 고분자 시트(12)를 형성하는 단계는 클립을 폭이 좁은 도입구간(13)에서 점진적으로 폭이 넓어지는 연신구간(14)으로 이동시켜 고분자 시트(12)의 양쪽 가장자리부를 폭방향으로 연신하는 것을 특징으로 하는 압전필름의 제조방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 결정성 고분자 시트(12)를 형성하는 단계는 고분자 시트(12)를 연신하기 전에 열풍기에 의해 고분자 시트(12)에 열풍을 분사시켜 고분자 시트(12)를 예열하는 것을 특징으로 하는 압전필름의 제조방법.
   

Images