KR102637368B1 - 일렉트릿 시트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 고온 환경 하에서도 높은 압전성을 유지하는 일렉트릿 시트를 제공한다. 본 발명의 일렉트릿 시트는, 대전된 다공질 시트를 포함하며, 25℃에서의 체적 저항률 1.0×1015Ω·㎝ 이상이고 또한 25℃에서의 절연 파괴 전압이 7kV 이상인 것을 특징으로 하고, 바람직하게는 37℃에서의 체적 저항률이 1.0×1014Ω·㎝ 이상이고 또한 37℃에서의 절연 파괴 전압이 7kV 이상이므로, 고온 분위기 하에 장기간에 걸쳐 방치된 후에 있어서도 우수한 압전성을 유지한다.
Description
본 발명은 일렉트릿 시트에 관한 것이다.
일렉트릿 시트는 절연성의 고분자 재료에 전하를 주입함으로써, 내부에 영구 대전을 부여한 재료이다.
합성 수지제의 발포 시트는 기포를 형성하고 있는 기포막 및 이 근방부를 대전시킴으로써 세라믹스에 필적하는 매우 높은 압전성을 나타내는 것이 알려져 있다. 이러한 합성 수지제의 발포 시트를 이용한 일렉트릿은, 그의 우수한 감도를 이용하여 음향 픽업이나 각종 압력 센서 등으로의 응용이 제안되어 있다.
일렉트릿 시트로서, 특허문헌 1에는, 염소화 폴리올레핀이 부여되어 있는 시트이며, 또한 해당 시트가 1×10- 10쿨롱/㎠ 이상의 표면 전하 밀도를 갖는 일렉트릿 시트가 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 1의 일렉트릿 시트는, 고온 환경 하에서 압전성이 저하된다는 문제점을 갖고 있다.
본 발명은 고온 환경 하에서도 높은 압전성을 유지하는 일렉트릿 시트를 제공한다.
제1 발명의 일렉트릿 시트는, 대전된 다공질 시트를 포함하며, 25℃에서의 체적 저항률이 1.0×1015Ω·㎝ 이상이고 또한 25℃에서의 절연 파괴 전압이 7kV 이상인 것을 특징으로 한다.
제2 발명의 일렉트릿 시트는, 대전된 다공질 시트를 포함하며, 25℃, 정압 하중 100kPa에서의 체적 저항률이 1.0×1015Ω·㎝ 이상이고 또한 25℃, 정압 하중 100kPa에서의 절연 파괴 전압이 5.5kV 이상인 것을 특징으로 한다.
제3 발명의 일렉트릿 시트는, 대전된 다공질 시트를 포함하며, 25℃에서 또한 상대 습도 60％에서의 체적 저항률이 1.0×1015Ω·㎝ 이상이고 또한 25℃에서 또한 상대 습도 60％에서의 절연 파괴 전압이 6kV 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일렉트릿 시트는, 상술한 바와 같은 구성을 갖고 있다는 점에서, 고온 환경 하에서도 전하의 방출이 저감되어 있고, 우수한 압전성을 유지한다.
제1 발명에 관한 일렉트릿 시트에 대하여 설명한다.
제1 발명에 관한 일렉트릿 시트는, 대전된 다공질 시트를 포함하며, 25℃에서의 체적 저항률이 1.0×1015Ω·㎝ 이상이고 또한 25℃에서의 절연 파괴 전압이 7kV 이상인 것을 특징으로 한다.
일렉트릿 시트는, 대전된 다공질 시트를 포함한다. 다공질 시트로는, 내부에 공극부를 갖고 있으면 특별히 한정되지 않지만, 합성 수지 발포 시트가 바람직하다. 합성 수지 발포 시트를 구성하는 합성 수지로는, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리불화비닐리덴, 폴리락트산, 액정 수지 등을 들 수 있고, 폴리올레핀계 수지를 포함하는 것이 바람직하고, 폴리프로필렌계 수지를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
합성 수지는 절연성이 우수한 것이 바람직하고, 합성 수지로는, JIS K6911에 준거하여 인가 전압 500V에서 전압 인가 1분 후의 체적 고유 저항값(이하, 단순히 「체적 고유 저항값」이라고 함)이 1.0×1010Ω·ｍ 이상인 합성 수지가 바람직하다.
합성 수지의 상기 체적 고유 저항값은, 일렉트릿 시트가 보다 우수한 압전성을 갖는다는 점에서, 1.0×1012Ω·ｍ 이상이 바람직하고, 1.0×1014Ω·ｍ 이상이 보다 바람직하다.
폴리에틸렌계 수지로는, 에틸렌 단독 중합체, 또는 에틸렌 성분을 50질량％를 초과하여 함유하는 에틸렌과 적어도 1종의 탄소수가 3 내지 20인 α-올레핀의 공중합체를 들 수 있다. 에틸렌 단독 중합체로는, 고압 하에서 라디칼 중합시킨 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 중저압에서 촉매 존재 하에서 중합시킨 중저압법 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 등을 들 수 있다. 에틸렌과 α-올레핀을 공중합시킴으로써 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)을 얻을 수 있고, α-올레핀으로는, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-옥타데센, 1-에이코센 등을 들 수 있고, 탄소수가 4 내지 10인 α-올레핀이 바람직하다. 또한, 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌 중에서의 α-올레핀의 함유량은 통상 1 내지 15질량％이다.
폴리프로필렌계 수지로는, 프로필렌 성분을 50질량％를 초과하여 함유하고 있으면, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 프로필렌 단독 중합체(호모 폴리프로필렌), 프로필렌과 적어도 1종의 프로필렌 이외의 탄소수가 20 이하인 올레핀의 공중합체 등을 들 수 있다. 또한, 폴리프로필렌계 수지는 단독으로 사용되거나 2종 이상이 병용되어도 된다. 또, 프로필렌과 적어도 1종의 프로필렌 이외의 탄소수가 20 이하인 올레핀의 공중합체는, 블록 공중합체, 랜덤 공중합체의 어느 것일 수도 있다.
또한, 프로필렌과 공중합되는 α-올레핀으로는, 예를 들어 에틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-옥타데센, 1-에이코센 등을 들 수 있다.
합성 수지 발포 시트의 발포 배율은 3 내지 15배가 바람직하고, 4 내지 10배가 보다 바람직하다. 합성 수지 발포 시트의 발포 배율이 3배 이상이면, 일렉트릿 시트의 유연성이 향상되고, 압력에 대한 변형 정도가 커지고, 일렉트릿 시트의 압전성이 높아져 바람직하다. 합성 수지 발포 시트의 발포 배율이 15배 이하이면, 일렉트릿 시트의 기계적 강도가 향상되고, 압축 영구 변형도 작아져, 일렉트릿 시트는 장기간에 걸쳐 우수한 압전성을 유지해 바람직하다. 또한, 합성 수지 발포 시트의 발포 배율은 합성 수지 발포 시트를 구성하고 있는 합성 수지 전체의 밀도를 합성 수지 발포 시트의 밀도로 나눈 값을 의미한다.
합성 수지 발포 시트의 두께는 10 내지 300㎛가 바람직하고, 30 내지 200㎛가 보다 바람직하다. 합성 수지 발포 시트의 두께가 10㎛ 이상이면, 두께 방향의 기포수를 확보할 수 있고, 일렉트릿 시트의 압전성이 향상되어 바람직하다. 합성 수지 발포 시트의 두께가 300㎛ 이하이면, 일렉트릿 시트의 기포 벽에 분극 상태에서 효과적으로 대전시킬 수 있고, 일렉트릿 시트의 압전성의 안정성이 향상되어 바람직하다.
합성 수지 발포 시트의 제조 방법으로는, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 합성 수지 및 열 분해형 발포제, 및 필요에 따라 다관능 단량체를 압출기에 공급하여 열 분해형 발포제의 분해 온도 미만의 온도에서 용융 혼련해 압출기에 설치한 T 다이로부터 발포성 합성 수지 시트를 압출하여, 이 발포성 합성 수지 시트를 필요에 따라 가교한 뒤에, 발포성 합성 수지 시트를 열 분해형 발포제의 분해 온도 이상으로 가열하여 발포시켜 합성 수지 발포 시트를 제조하는 방법을 들 수 있다.
열 분해형 발포제로는, 예를 들어 아조디카본아미드, 벤젠술포닐히드라지드, 디니트로소펜타메틸렌테트라민, 톨루엔술포닐히드라지드, 4,4-옥시비스(벤젠술포닐히드라지드) 등을 들 수 있다.
합성 수지 발포 시트는 다관능 단량체를 사용하여 가교되어 있는 것이 바람직하다. 다관능 단량체를 사용함으로써, 합성 수지의 가교 효율을 향상시킬 수 있고, 일렉트릿 시트는 미약한 응력 하에서도 우수한 압전성을 발휘한다.
다관능 단량체로는, 디비닐벤젠, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메트)아크릴레이트, 1,9-노난디올디(메트)아크릴레이트, 트리멜리트산트리알릴에스테르, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디아크릴레이트, 시아노에틸아크릴레이트, 비스(4-아크릴옥시폴리에톡시페닐)프로판 등을 들 수 있다. 그 중에서도 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 디비닐벤젠, 1,9-노난디올디(메트)아크릴레이트가 바람직하다. 또한, (메트)아크릴레이트는, 메타크릴레이트 또는 아크릴레이트를 의미한다.
다관능 단량체의 양은, 합성 수지 100질량부에 대하여 0.1 내지 10질량부가 바람직하고, 0.5 내지 8질량부가 바람직하다. 다관능 단량체의 양이 0.1질량부 이상이면, 합성 수지의 가교 효율을 충분히 향상시킬 수 있다. 다관능 단량체의 양이 10질량부 이하이면, 일렉트릿 시트는 미약한 응력 하에서도 우수한 압전성을 발휘한다.
상기 제조 방법에 있어서, 발포성 합성 수지 시트를 양생하는 것이 바람직하다. 발포성 합성 수지 시트를 양생함으로써, 합성 수지 중의 잔류 변형이 개방되어, 얻어지는 합성 수지 발포 시트의 기포가 균일하고 또한 미세해져서, 얻어지는 일렉트릿 시트는 고온 환경 하에서도 높은 압전성을 유지한다.
발포성 합성 수지 시트를 양생할 때의 분위기 온도는, 20 내지 70℃가 바람직하고, 20 내지 50℃가 보다 바람직하다. 발포성 합성 수지 시트의 양생 온도는, 20℃ 이상이면, 양생 시간을 단축할 수 있어, 합성 수지 발포 시트의 제조 효율이 향상된다. 발포성 합성 수지 시트의 양생 온도는 70℃ 이하이면, 합성 수지 발포 시트의 기포가 균일해져서, 얻어지는 일렉트릿 시트는 고온 환경 하에서도 높은 압전성을 유지한다.
발포성 합성 수지 시트의 양생 시간은, 1 내지 120시간이 바람직하고, 2 내지 72시간이 보다 바람직하고, 20 내지 72시간이 특히 바람직하다. 발포성 합성 수지 시트의 양생 시간이 1시간 이상이면, 얻어지는 합성 수지 발포 시트의 기포가 균일해져서, 얻어지는 일렉트릿 시트는, 고온 환경 하에서도 높은 압전성을 유지한다. 발포성 합성 수지 시트의 양생 시간이 120시간 이하이면, 표면 평활성이 우수한 합성 수지 발포 시트를 얻을 수 있어, 일렉트릿 시트는, 고온 환경 하에서도 높은 압전성을 유지한다.
합성 수지 발포 시트는, 합성 수지 발포 시트의 전하 유지력을 향상시킬 수 있으므로, 연신되어 있는 것이 바람직하고, 1축 연신되어 있는 것이 보다 바람직하고, 압출 방향에 대하여 직교하는 방향으로만 1축 연신되어 있는 것이 특히 바람직하다. 합성 수지 발포 시트의 연신 방법으로는, 예를 들어 (1) 합성 수지 발포 시트의 길이 방향(압출 방향) 또는 폭 방향(압출 방향으로 직교하는 방향)으로 연신을 행하는 1축 연신법, (2) 합성 수지 발포 시트의 길이 방향(압출 방향) 및 폭 방향(압출 방향으로 직교하는 방향)의 쌍방향으로 연신을 행하는 2축 연신법, (3) 합성 수지 발포 시트의 폭 방향(압출 방향으로 직교하는 방향)을 고정한 상태에서 길이 방향(압출 방향)으로 연신을 행하는 연신법 및 (4) 합성 수지 발포 시트의 길이 방향(압출 방향)을 고정한 상태에서 폭 방향(압출 방향으로 직교하는 방향)으로 연신을 행하는 연신법 등을 들 수 있다.
다공질 시트를 대전시킴으로써 일렉트릿 시트가 구성되어 있다. 다공질 시트를 대전시키는 방법으로는, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 다공질 시트에 직류 전계를 가하는 방법 등을 들 수 있다.
다공질 시트에 직류 전계를 가하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 (1) 다공질 시트를 1쌍의 평판 전극으로 협지하고, 대전시키고 싶은 표면에 접촉시키고 있는 평판 전극을 고압 직류 전원에 접속함과 함께 다른 쪽의 평판 전극을 어스하고, 다공질 시트에 직류 또는 펄스상의 고전압을 인가하여 합성 수지에 전하를 주입하여 다공질 시트를 대전시키는 방법, (2) 다공질 시트의 제1면에, 어스된 평판 전극을 밀착 상태로 중첩하고, 다공질 시트의 제2면측에 소정 간격을 두어 직류의 고압 전원에 전기적으로 접속된 침상 전극 또는 와이어 전극을 배치하고, 침상 전극의 선단 또는 와이어 전극의 표면 근방으로의 전계 집중에 의해 코로나 방전을 발생시켜, 공기 분자를 이온화시키고, 침상 전극 또는 와이어 전극의 극성에 의해 발생된 공기 이온을 반발시켜 다공질 시트를 대전시키는 방법 등을 들 수 있다.
다공질 시트에 직류 전계를 가할 때의 직류 처리 전압의 절댓값은 5 내지 40kV가 바람직하고, 10 내지 30kV가 보다 바람직하다. 직류 처리 전압을 상기 범위로 조정함으로써, 얻어지는 일렉트릿 시트의 고온에서의 압전성의 유지성이 향상된다.
일렉트릿 시트의 25℃에서의 체적 저항률은, 1.0×1015Ω·㎝ 이상이며, 1.0×1015 내지 1.0×1018Ω·㎝이 바람직하고, 1.0×1016 내지 1.0×1018Ω·㎝이 보다 바람직하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서의 체적 저항률이 1.0×1015Ω·㎝ 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서의 체적 저항률이 1.0×1018Ω·㎝ 이하이면, 일렉트릿 시트의 표면에 정전기가 발생하기 어려워져, 내부 전하의 방전이 억제되고, 일렉트릿 시트의 압전성의 유지성이 향상되므로 바람직하다.
일렉트릿 시트의 37℃에서의 체적 저항률은, 1.0×1014Ω·㎝ 이상이 바람직하고, 1.0×1015 내지 1.0×1018Ω·㎝이 보다 바람직하고, 1.0×1016 내지 1.0×1017Ω·㎝이 특히 바람직하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서의 체적 저항률이 1.0×1014Ω·㎝ 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서의 체적 저항률이 1.0×1018Ω·㎝ 이하이면, 일렉트릿 시트의 표면에 정전기가 발생하기 어려워져, 내부 전하의 방전이 억제되어, 일렉트릿 시트의 압전성의 유지성이 향상되므로 바람직하다.
일렉트릿 시트의 50℃에서의 체적 저항률은, 1.0×1014Ω·㎝ 이상이 바람직하고, 1.0×1014 내지 1.0×1018Ω·㎝이 보다 바람직하고, 1.0×1015 내지 1.0×1017Ω·㎝이 특히 바람직하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서의 체적 저항률이 1.0×1014Ω·㎝ 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서의 체적 저항률이 1.0×1018Ω·㎝ 이하이면, 일렉트릿 시트의 표면에 정전기가 발생하기 어려워져, 내부 전하의 방전이 억제되어, 압전성의 유지성이 향상되므로 바람직하다.
일렉트릿 시트의 측정 온도에서의 체적 저항률은 하기의 요령으로 측정된다. 구체적으로는, 1변이 10㎝인 평면 정사각 형상의 시험편을 얻고, 이 시험편을 소정의 온도, 상대 습도 65％의 분위기 하에서 이면 전극 위에 적재하여 10분간 방치한 후, 시험편 위에 표면 전극을 적재하고, 전극간에 500V 전압을 인가하고 나서 1분 후의 저항값(R[Ω])을 측정하고, 체적 저항률(ρ[Ω·㎝])을 하기 식에 기초하여 산출하였다. 측정 시에 있어서, 표리 전극에 의해 시험편에 가해지는 하중이 5kPa 이하가 되도록 조정했다.
ρ=(π×d2/4t)×R
ρ: 일렉트릿 시트의 체적 저항률[Ω·㎝]
π: 원주율(3.14)
d: 표면 전극의 직경(5[㎝])
t: 시험편의 두께(0.01[㎝])
R: 저항값([Ω])
일렉트릿 시트의 체적 저항률의 측정은, 예를 들어 검출기(ADC사제 디지털 초고저항/미소 전류계 8340A) 및 온도 제어 가능한 측정용 전극(ADC사제 레지스티비티 챔버 12708)을 사용하여 행할 수 있다.
일렉트릿 시트의 소정 온도에서의 체적 저항률을 상술한 범위로 제어하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 일렉트릿 시트를 구성하는 다공질 시트를 구성하고 있는 합성 수지의 중량 평균 분자량을 조정하는 방법, 일렉트릿 시트를 구성하는 다공질 시트를 구성하고 있는 합성 수지의 용융 유속을 조정하는 방법 등을 들 수 있다.
일렉트릿 시트의 25℃ 및 정압 하중 100kPa에서의 체적 저항률은, 1.0×1015Ω·㎝ 이상이 바람직하고, 1.0×1015 내지 1.0×1018Ω·㎝이 보다 바람직하고, 1.0×1016 내지 1.0×1018Ω·㎝이 특히 바람직하다. 일렉트릿 시트의 정압 하중 100kPa에서의 체적 저항률이 1.0×1015Ω·㎝ 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 정압 하중 100kPa에서의 체적 저항률이 1.0×1018Ω·㎝ 이하이면, 일렉트릿 시트의 표면에 정전기가 발생하기 어려워져, 내부 전하의 방전이 억제되어, 일렉트릿 시트의 압전성의 유지성이 향상되므로 바람직하다.
일렉트릿 시트의 25℃ 및 정압 하중 200kPa에서의 체적 저항률은, 1.0×1014Ω·㎝ 이상이 바람직하고, 1.0×1015 내지 1.0×1017Ω·㎝이 보다 바람직하고, 1.0×1016 내지 1.0×1017Ω·㎝이 특히 바람직하다. 일렉트릿 시트의 정압 하중 200kPa에서의 체적 저항률이 1.0×1014Ω·㎝ 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 정압 하중 200kPa에서의 체적 저항률이 1.0×1017Ω·㎝ 이하이면, 일렉트릿 시트의 표면에 정전기가 발생하기 어려워져, 내부 전하의 방전이 억제되어, 일렉트릿 시트의 압전성의 유지성이 향상되므로 바람직하다.
일렉트릿 시트의 25℃ 및 소정의 정압 하중 하에서의 체적 저항률은 하기의 요령으로 측정된다. 구체적으로는, 1변이 10㎝인 평면 정사각 형상의 시험편을 얻고, 이 시험편을 25℃, 상대 습도 65％의 분위기 하에서 이면 전극 위에 적재하여 10분간 방치한 후, 시험편 위에 표면 전극을 적재하여 표리 전극에 의해 시험편을 협지했다. 시험편에 표리 전극에 의해 소정의 정압 하중이 가해지도록 조정했다. 이어서, 전극간에 500V 전압을 인가하고 나서 1분 후의 저항값(R[Ω])을 측정하고, 체적 저항률(ρ[Ω·㎝])을 하기 식에 기초하여 산출하였다.
ρ=(π×d2/4t)×R
ρ: 일렉트릿 시트의 체적 저항률[Ω·㎝]
π: 원주율(3.14)
d: 표면 전극의 직경(5[㎝])
t: 시험편의 두께(0.01[㎝])
R: 저항값([Ω])
일렉트릿 시트의 체적 저항률의 측정은, 상술한 검출기 및 온도 제어 가능한 측정용 전극을 사용하여 행할 수 있다.
일렉트릿 시트의 25℃ 및 측정하는 정압 하중에서의 체적 저항률을 상술한 범위로 제어하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 일렉트릿 시트를 구성하는 다공질 시트를 구성하고 있는 합성 수지의 중량 평균 분자량을 조정하는 방법, 일렉트릿 시트를 구성하는 다공질 시트를 구성하고 있는 합성 수지의 용융 유속을 조정하는 방법 등을 들 수 있다.
일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 60％에서의 체적 저항률은, 1.0×1015Ω·㎝ 이상이 바람직하고, 1.0×1015 내지 1.0×1018Ω·㎝이 보다 바람직하고, 1.0×1016 내지 1.0×1018Ω·㎝이 특히 바람직하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 60％에서의 체적 저항률이 1.0×1015Ω·㎝ 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 60％에서의 체적 저항률이 1.0×1018Ω·㎝ 이하이면, 일렉트릿 시트의 표면에 정전기가 발생하기 어려워져, 내부 전하의 방전이 억제되어, 일렉트릿 시트의 압전성의 유지성이 향상되므로 바람직하다.
일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 90％에서의 체적 저항률은, 1.0×1013Ω·㎝ 이상이 바람직하고, 1.0×1014 내지 1.0×1018Ω·㎝이 보다 바람직하고, 1.0×1015 내지 1.0×1018Ω·㎝이 특히 바람직하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 90％에서의 체적 저항률이 1.0×1013Ω·㎝ 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 90％에서의 체적 저항률이 1.0×1018Ω·㎝ 이하이면, 일렉트릿 시트의 표면에 정전기가 발생하기 어려워져, 내부 전하의 방전이 억제되어, 일렉트릿 시트의 압전성의 유지성이 향상되므로 바람직하다.
일렉트릿 시트의 25℃, 측정하는 상대 습도 하에서의 체적 저항률은 하기의 요령으로 측정된다. 구체적으로는, 1변이 10㎝인 평면 정사각 형상의 시험편을 얻고, 이 시험편을 25℃, 소정의 상대 습도의 분위기 하에서 이면 전극 위에 적재하여 10분간 방치한 후, 시험편 위에 표면 전극을 적재하고, 전극간에 500V 전압을 인가하고 나서 1분 후의 저항값(R[Ω])을 측정하고, 체적 저항률(ρ[Ω·㎝])을 하기 식에 기초하여 산출하였다. 측정 시에 있어서, 표리 전극에 의해 시험편에 가해지는 하중이 5kPa 이하가 되도록 조정했다.
ρ=(π×d2/4t)×R
ρ: 일렉트릿 시트의 체적 저항률[Ω·㎝]
π: 원주율(3.14)
d: 표면 전극의 직경(5[㎝])
t: 시험편의 두께(0.01[㎝])
R: 저항값([Ω])
일렉트릿 시트의 체적 저항률의 측정은, 상술한 검출기 및 온도 제어 가능한 측정용 전극을 사용하여 행할 수 있다.
일렉트릿 시트의 25℃ 및 측정하는 상대 습도에서의 체적 저항률을 상술한 범위로 제어하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 일렉트릿 시트를 구성하는 다공질 시트를 구성하고 있는 합성 수지의 중량 평균 분자량을 조정하는 방법, 일렉트릿 시트를 구성하는 다공질 시트를 구성하고 있는 합성 수지의 용융 유속을 조정하는 방법 등을 들 수 있다.
일렉트릿 시트의 25℃에서의 절연 파괴 전압은, 7kV 이상이며, 8 내지 12kV가 바람직하고, 9 내지 11kV가 바람직하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서의 절연 파괴 전압이 7kV 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서의 절연 파괴 전압이 12kV 이하이면, 일렉트릿 시트의 내부까지 대전시키기 쉽고, 일렉트릿 시트는 우수한 대전성을 가져 바람직하다.
일렉트릿 시트의 37℃에서의 절연 파괴 전압은, 7kV 이상이 바람직하고, 7 내지 11kV가 보다 바람직하고, 8 내지 11kV가 특히 바람직하다. 일렉트릿 시트의 37℃에서의 절연 파괴 전압이 7kV 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 37℃에서의 절연 파괴 전압이 11kV 이하이면, 일렉트릿 시트의 내부까지 대전시키기 쉽고, 일렉트릿 시트는 우수한 대전성을 가져 바람직하다.
일렉트릿 시트의 50℃에서의 절연 파괴 전압은, 6kV 이상이 바람직하고, 6 내지 10kV가 보다 바람직하고, 7 내지 9kV가 특히 바람직하다. 일렉트릿 시트의 50℃에서의 절연 파괴 전압이 6kV 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 50℃에서의 절연 파괴 전압이 10kV 이하이면, 일렉트릿 시트의 내부까지 대전시키기 쉽고, 일렉트릿 시트는 우수한 대전성을 가져 바람직하다.
또한, 일렉트릿 시트의 측정 온도에서의 절연 파괴 전압은 하기의 요령으로 측정된 전압을 의미한다. 구체적으로는, 일렉트릿 시트로부터 1변이 50㎜인 평면 정사각 형상의 시험편을 잘라낸다. 1변이 50㎜인 평면 정사각 형상의 금속판 및 아크릴판을 준비한다. 측정 온도 및 상대 습도 50％로 한 분위기 하에서 시험편을 금속판과 아크릴판으로 협지한다. 또한, 시험편의 두께가 감소하지 않는 정도(정압 하중 5kPa)로 시험편을 금속판과 아크릴판으로 협지한다. 이어서, 아크릴판의 중앙부에 형성된 관통 구멍 내에 전극을 삽입하고, 전극을 시험편에 접촉시켜, 직류 전압을 시험편에 인가한다. 인가한 직류 전압에 의해 30초간 통전이 없으면, 시험편에 인가하는 직류 전압을 0.5kV씩 상승시켜 가고, 30초 미만으로 통전해 절연 파괴한 시점에서 시험편에 인가되어 있는 직류 전압을 절연 파괴 전압으로 한다. 일렉트릿 시트의 측정 온도에서의 절연 파괴 전압은, 예를 들어 기쿠스이 덴시 가부시키가이샤로부터 상품명 「TOS5101」로 시판되고 있는 측정 장치를 사용할 수 있다.
일렉트릿 시트의 소정 온도에서의 절연 파괴 전압을 상술한 범위로 제어하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 일렉트릿 시트를 구성하는 다공질 시트를 구성하고 있는 합성 수지의 체적 저항률을 조정하는 방법, 일렉트릿 시트를 구성하는 다공질 시트를 구성하고 있는 합성 수지의 중량 평균 분자량을 조정하는 방법 등을 들 수 있다.
일렉트릿 시트의 25℃ 및 정압 하중 100kPa에서의 절연 파괴 전압은, 5.5kV 이상이 바람직하고, 6 내지 9kV가 보다 바람직하고, 7 내지 8kV가 특히 바람직하다. 일렉트릿 시트의 정압 하중 100kPa에서의 절연 파괴 전압이 5.5kV 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 정압 하중 100kPa에서의 절연 파괴 전압이 9kV 이하이면, 일렉트릿 시트의 내부까지 대전시키기 쉽고, 일렉트릿 시트는 우수한 대전성을 가져 바람직하다.
일렉트릿 시트의 25℃ 및 정압 하중 200kPa에서의 절연 파괴 전압은, 4kV 이상이 바람직하고, 4.5 내지 8kV가 보다 바람직하고, 6 내지 7.5kV가 특히 바람직하다. 일렉트릿 시트의 정압 하중 200kPa에서의 절연 파괴 전압이 4kV 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 정압 하중 200kPa에서의 절연 파괴 전압이 8kV 이하이면, 일렉트릿 시트의 내부까지 대전시키기 쉽고, 일렉트릿 시트는 우수한 대전성을 가져 바람직하다.
또한, 일렉트릿 시트의 25℃ 및 측정하는 정압 하중 하에서의 절연 파괴 전압은 하기의 요령으로 측정된 전압을 의미한다. 구체적으로는, 일렉트릿 시트로부터 1변이 50㎜인 평면 정사각 형상의 시험편을 잘라낸다. 1변이 50㎜인 평면 정사각 형상의 금속판 및 아크릴판을 준비한다. 25℃ 및 상대 습도 50％의 분위기 하에서 시험편을 금속판과 아크릴판에 의해 협지한다. 시험편에는 측정하는 정압 하중이 가해지도록 조정한다. 이어서, 아크릴판의 중앙부에 형성된 관통 구멍 내에 전극을 삽입하고, 전극을 시험편에 접촉시켜, 직류 전압을 시험편에 인가한다. 인가한 직류 전압에 의해 30초간 통전이 없으면, 시험편에 인가하는 직류 전압을 0.5kV씩 상승시켜 가고, 30초 미만으로 통전해 절연 파괴한 시점에서 시험편에 인가되어 있는 직류 전압을 절연 파괴 전압으로 한다. 일렉트릿 시트의 25℃ 및 측정하는 정압 하중 하에서의 절연 파괴 전압은, 예를 들어 기쿠스이 덴시 가부시키가이샤로부터 상품명 「TOS5101」로 시판되고 있는 측정 장치를 사용할 수 있다.
일렉트릿 시트의 25℃ 및 측정하는 정압 하중에서의 절연 파괴 전압을 상술한 범위로 제어하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 일렉트릿 시트를 구성하는 다공질 시트를 구성하고 있는 합성 수지의 체적 저항률을 조정하는 방법, 일렉트릿 시트를 구성하는 다공질 시트를 구성하고 있는 합성 수지의 중량 평균 분자량을 조정하는 방법 등을 들 수 있다.
25℃ 및 소정의 정압 하중 하에서, 일렉트릿 시트의 체적 저항률 및 절연 파괴 전압이 상기 소정 범위이면, 일렉트릿 시트의 고온시에서의 유지성이 향상되는 메커니즘은 명확하게 알고 있지 않지만, 25℃ 및 소정의 정압 하중 하에서의 체적 저항률 및 절연 파괴 전압이 상기 범위이면, 고온이 되어 일렉트릿 시트를 구성하고 있는 다공질 시트의 구성 재료의 분자 운동이 커졌다고 해도, 분자간의 간극을 소정의 크기로 유지할 수 있고, 그 결과, 다공질 시트 내에 대전시킨 전하를 고온시에 있어서도 양호하게 유지할 수 있기 때문이라고 생각된다.
일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 60％에서의 절연 파괴 전압은, 6kV 이상이 바람직하고, 6 내지 12kV가 보다 바람직하고, 6 내지 10kV가 특히 바람직하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 60％에서의 절연 파괴 전압이 6kV 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 60％에서의 절연 파괴 전압이 12kV 이하이면, 일렉트릿 시트의 내부까지 대전시키기 쉽고, 일렉트릿 시트는 우수한 대전성을 가져 바람직하다.
일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 90％에서의 절연 파괴 전압은, 4kV 이상이 바람직하고, 4 내지 10kV가 보다 바람직하고, 4 내지 8kV가 특히 바람직하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 90％에서의 절연 파괴 전압이 4kV 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 37℃에서의 절연 파괴 전압이 10kV 이하이면, 일렉트릿 시트의 내부까지 대전시키기 쉽고, 일렉트릿 시트는 우수한 대전성을 가져 바람직하다.
또한, 일렉트릿 시트의 25℃ 및 측정하는 상대 습도 하에서의 절연 파괴 전압은 하기의 요령으로 측정된 전압을 의미한다. 구체적으로는, 일렉트릿 시트로부터 1변이 50㎜인 평면 정사각 형상의 시험편을 잘라낸다. 1변이 50㎜인 평면 정사각 형상의 금속판 및 아크릴판을 준비한다. 25℃ 및 측정하는 상대 습도로 한 분위기 하에서 시험편을 금속판과 아크릴판으로 협지한다. 또한, 시험편의 두께가 감소하지 않는 정도(정압 하중 5kPa)로 시험편을 금속판과 아크릴판으로 협지한다. 이어서, 아크릴판의 중앙부에 형성된 관통 구멍 내에 전극을 삽입하고, 전극을 시험편에 접촉시켜, 직류 전압을 시험편에 인가한다. 인가한 직류 전압에 의해 30초간 통전이 없으면, 시험편에 인가하는 직류 전압을 0.5kV씩 상승시켜 가고, 30초 미만으로 통전해 절연 파괴한 시점에서 시험편에 인가되어 있는 직류 전압을 절연 파괴 전압으로 한다. 일렉트릿 시트의 측정 온도에서의 절연 파괴 전압은, 예를 들어 기쿠스이 덴시 가부시키가이샤로부터 상품명 「TOS5101」로 시판되고 있는 측정 장치를 사용할 수 있다.
일렉트릿 시트의 25℃ 및 소정의 상대 습도 하에서의 절연 파괴 전압을 상술한 범위로 제어하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 일렉트릿 시트를 구성하는 다공질 시트를 구성하고 있는 합성 수지의 체적 저항률을 조정하는 방법, 일렉트릿 시트를 구성하는 다공질 시트를 구성하고 있는 합성 수지의 중량 평균 분자량을 조정하는 방법 등을 들 수 있다.
25℃ 및 소정의 상대 습도 하에서, 일렉트릿 시트의 체적 저항률 및 절연 파괴 전압이 상기 소정 범위이면, 일렉트릿 시트의 고온시에서의 유지성이 향상되는 메커니즘은 명확하게 알고 있지 않지만, 25℃ 및 소정의 상대 습도 하에서의 체적 저항률 및 절연 파괴 전압이 상기 범위이면, 고온이 되어 일렉트릿 시트를 구성하고 있는 다공질 시트의 구성 재료의 분자 운동이 커졌다고 해도, 분자간의 간극을 소정의 크기로 유지할 수 있고, 그 결과, 다공질 시트 내에 대전시킨 전하를 고온시에 있어서도 양호하게 유지할 수 있기 때문이라고 생각된다.
이어서, 제2 발명에 관한 일렉트릿 시트에 대하여 설명한다. 제2 발명에 관한 일렉트릿 시트는 대전된 다공질 시트를 포함하며, 25℃, 정압 하중 100kPa에서의 체적 저항률이 1.0×1015Ω·㎝ 이상이고 또한 25℃, 정압 하중 100kPa에서의 절연 파괴 전압이 5.5kV 이상인 것을 특징으로 한다.
제2 발명의 일렉트릿 시트에서 사용되는 다공질 시트 및 합성 수지 발포 시트는, 제1 발명인 일렉트릿 시트에서 사용되는 다공질 시트 및 합성 수지 발포 시트와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다. 합성 수지 발포 시트를 구성하고 있는 합성 수지는, 제1 발명인 일렉트릿 시트에 사용되는 합성 수지 발포 시트를 구성하고 있는 합성 수지와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다. 합성 수지 발포 시트의 발포 배율 및 두께의 바람직한 범위는, 제1 발명인 일렉트릿 시트에 사용되는 합성 수지 발포 시트의 발포 배율 및 두께의 바람직한 범위와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다. 합성 수지 발포 시트의 제조 방법은, 제1 발명인 일렉트릿 시트에 사용되는 합성 수지 발포 시트의 제조 방법과 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다. 합성 수지 발포 시트의 제조에 사용되는 다관능 단량체 및 그의 양의 바람직한 범위, 및 열 분해형 발포제는, 제1 발명인 일렉트릿 시트의 제조에 사용되는 다관능 단량체 및 그의 양의 바람직한 범위, 및 열 분해형 발포제와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다. 발포성 합성 수지 시트의 양생 조건(분위기 온도 및 양생 시간)은, 제1 발명인 일렉트릿 시트의 제조 시에 필요에 따라 행하여지는 발포성 합성 수지 시트의 양생 조건(분위기 온도 및 양생 시간)과 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다. 합성 수지 발포 시트의 연신 방법은, 제1 발명인 일렉트릿 시트의 제조 시에 필요에 따라 행하여지는 합성 수지 발포 시트의 연신 방법과 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.
제2 발명의 일렉트릿 시트는 다공질 시트를 대전시킴으로써 일렉트릿 시트가 구성되어 있다. 다공질 시트를 대전시키는 방법은, 제1 발명의 일렉트릿 시트의 경우와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다. 다공질 시트에 직류 전계를 가할 때의 직류 처리 전압의 절댓값 바람직한 범위는, 제1 발명의 일렉트릿 시트의 경우와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.
일렉트릿 시트의 25℃ 및 정압 하중 100kPa에서의 체적 저항률은, 1.0×1015Ω·㎝ 이상이 바람직하고, 1.0×1015 내지 1.0×1018Ω·㎝이 보다 바람직하고, 1.0×1016 내지 1.0×1018Ω·㎝이 특히 바람직하다. 일렉트릿 시트의 정압 하중 100kPa에서의 체적 저항률이 1.0×1015Ω·㎝ 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 정압 하중 100kPa에서의 체적 저항률이 1.0×1018Ω·㎝ 이하이면, 일렉트릿 시트의 표면에 정전기가 발생하기 어려워져, 내부 전하의 방전이 억제되어, 일렉트릿 시트의 압전성의 유지성이 향상되므로 바람직하다.
일렉트릿 시트의 25℃ 및 정압 하중 200kPa에서의 체적 저항률은 1.0×1014Ω·㎝ 이상이 바람직하고, 1.0×1015 내지 1.0×1017Ω·㎝이 보다 바람직하고, 1.0×1016 내지 1.0×1017Ω·㎝이 특히 바람직하다. 일렉트릿 시트의 정압 하중 200kPa에서의 체적 저항률이 1.0×1014Ω·㎝ 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 정압 하중 200kPa에서의 체적 저항률이 1.0×1017Ω·㎝ 이하이면, 일렉트릿 시트의 표면에 정전기가 발생하기 어려워져, 내부 전하의 방전이 억제되어, 일렉트릿 시트의 압전성의 유지성이 향상되므로 바람직하다.
일렉트릿 시트의 25℃ 및 소정의 정압 하중 하에서의 체적 저항률은 하기의 요령으로 측정된다. 구체적으로는, 1변이 10㎝인 평면 정사각 형상의 시험편을 얻고, 이 시험편을 25℃, 상대 습도 65％의 분위기 하에서 이면 전극 위에 적재하여 10분간 방치한 후, 시험편 위에 표면 전극을 적재하여 표리 전극에 의해 시험편을 협지했다. 시험편에 표리 전극에 의해 소정의 정압 하중이 가해지도록 조정했다. 이어서, 전극간에 500V 전압을 인가하고 나서 1분 후의 저항값(R[Ω])을 측정하고, 체적 저항률(ρ[Ω·㎝])을 하기 식에 기초하여 산출하였다.
ρ=(π×d2/4t)×R
ρ: 일렉트릿 시트의 체적 저항률[Ω·㎝]
π: 원주율(3.14)
d: 표면 전극의 직경(5[㎝])
t: 시험편의 두께(0.01[㎝])
R: 저항값([Ω])
일렉트릿 시트의 체적 저항률의 측정은, 예를 들어 검출기(ADC사제 디지털 초고저항/미소 전류계 8340A) 및 온도 제어 가능한 측정용 전극(ADC사제 레지스티비티 챔버12708)를 사용하여 행할 수 있다.
일렉트릿 시트의 25℃ 및 측정하는 정압 하중에서의 체적 저항률을 상술한 범위로 제어하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 일렉트릿 시트를 구성하는 다공질 시트를 구성하고 있는 합성 수지의 중량 평균 분자량을 조정하는 방법, 일렉트릿 시트를 구성하는 다공질 시트를 구성하고 있는 합성 수지의 용융 유속을 조정하는 방법 등을 들 수 있다.
일렉트릿 시트의 25℃ 및 정압 하중 100kPa에서의 절연 파괴 전압은, 5.5kV 이상이 바람직하고, 6 내지 9kV가 보다 바람직하고, 7 내지 8kV가 특히 바람직하다. 일렉트릿 시트의 정압 하중 100kPa에서의 절연 파괴 전압이 5.5kV 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 정압 하중 100kPa에서의 절연 파괴 전압이 9kV 이하이면, 일렉트릿 시트의 내부까지 대전시키기 쉽고, 일렉트릿 시트는 우수한 대전성을 가져 바람직하다.
일렉트릿 시트의 25℃ 및 정압 하중 200kPa에서의 절연 파괴 전압은, 4kV 이상이 바람직하고, 4.5 내지 8kV가 보다 바람직하고, 6 내지 7.5kV가 특히 바람직하다. 일렉트릿 시트의 정압 하중 200kPa에서의 절연 파괴 전압이 4kV 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 정압 하중 200kPa에서의 절연 파괴 전압이 8kV 이하이면, 일렉트릿 시트의 내부까지 대전시키기 쉽고, 일렉트릿 시트는 우수한 대전성을 가져 바람직하다.
또한, 일렉트릿 시트의 25℃ 및 측정하는 정압 하중 하에서의 절연 파괴 전압은 하기의 요령으로 측정된 전압을 의미한다. 구체적으로는, 일렉트릿 시트로부터 1변이 50㎜인 평면 정사각 형상의 시험편을 잘라낸다. 1변이 50㎜인 평면 정사각 형상의 금속판 및 아크릴판을 준비한다. 25℃ 및 상대 습도 50％의 분위기 하에서 시험편을 금속판과 아크릴판에 의해 협지한다. 시험편에는 측정하는 정압 하중이 가해지도록 조정한다. 이어서, 아크릴판의 중앙부에 형성된 관통 구멍 내에 전극을 삽입하고, 전극을 시험편에 접촉시켜, 직류 전압을 시험편에 인가한다. 인가한 직류 전압에 의해 30초간 통전이 없으면, 시험편에 인가하는 직류 전압을 0.5kV씩 상승시켜 가고, 30초 미만으로 통전해 절연 파괴한 시점에서 시험편에 인가되어 있는 직류 전압을 절연 파괴 전압으로 한다. 일렉트릿 시트의 측정 온도에서의 절연 파괴 전압은, 예를 들어 기쿠스이 덴시 가부시키가이샤로부터 상품명 「TOS5101」로 시판되고 있는 측정 장치를 사용할 수 있다.
일렉트릿 시트의 25℃ 및 측정하는 정압 하중에서의 절연 파괴 전압을 상술한 범위로 제어하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 일렉트릿 시트를 구성하는 다공질 시트를 구성하고 있는 합성 수지의 체적 저항률을 조정하는 방법, 일렉트릿 시트를 구성하는 다공질 시트를 구성하고 있는 합성 수지의 중량 평균 분자량을 조정하는 방법 등을 들 수 있다.
25℃ 및 소정의 정압 하중 하에서, 일렉트릿 시트의 체적 저항률 및 절연 파괴 전압이 상기 소정 범위이면, 일렉트릿 시트의 고온시에서의 유지성이 향상되는 메커니즘은 명확하게 알고 있지 않지만, 25℃ 및 소정의 정압 하중 하에서의 체적 저항률 및 절연 파괴 전압이 상기 범위이면, 고온이 되어 일렉트릿 시트를 구성하고 있는 다공질 시트의 구성 재료의 분자 운동이 커졌다고 해도, 분자간의 간극을 소정의 크기로 유지할 수 있고, 그 결과, 다공질 시트 내에 대전시킨 전하를 고온시에 있어서도 양호하게 유지할 수 있기 때문이라고 생각된다.
이어서, 제3 발명에 관한 일렉트릿 시트에 대하여 설명한다. 제3 발명에 관한 일렉트릿 시트는, 대전된 다공질 시트를 포함하며, 25℃에서 또한 상대 습도 60％에서의 체적 저항률이 1.0×1015Ω·㎝ 이상이고 또한 25℃에서 또한 상대 습도 60％에서의 절연 파괴 전압이 6kV 이상인 것을 특징으로 한다.
제3 발명의 일렉트릿 시트에서 사용되는 다공질 시트 및 합성 수지 발포 시트는, 제1 발명인 일렉트릿 시트에서 사용되는 다공질 시트 및 합성 수지 발포 시트와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다. 합성 수지 발포 시트를 구성하고 있는 합성 수지는, 제1 발명인 일렉트릿 시트에 사용되는 합성 수지 발포 시트를 구성하고 있는 합성 수지와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다. 합성 수지 발포 시트의 발포 배율 및 두께의 바람직한 범위는, 제1 발명인 일렉트릿 시트에 사용되는 합성 수지 발포 시트의 발포 배율 및 두께의 바람직한 범위와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다. 합성 수지 발포 시트의 제조 방법은, 제1 발명인 일렉트릿 시트에 사용되는 합성 수지 발포 시트의 제조 방법과 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다. 합성 수지 발포 시트의 제조에 사용되는 다관능 단량체 및 그의 양의 바람직한 범위, 및 열 분해형 발포제는, 제1 발명인 일렉트릿 시트의 제조에 사용되는 다관능 단량체 및 그의 양의 바람직한 범위, 및 열 분해형 발포제와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다. 발포성 합성 수지 시트의 양생 조건(분위기 온도 및 양생 시간)은, 제1 발명인 일렉트릿 시트의 제조 시에 필요에 따라 행하여지는 발포성 합성 수지 시트의 양생 조건(분위기 온도 및 양생 시간)과 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다. 합성 수지 발포 시트의 연신 방법은, 제1 발명인 일렉트릿 시트의 제조 시에 필요에 따라 행하여지는 합성 수지 발포 시트의 연신 방법과 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.
제3 발명의 일렉트릿 시트는, 다공질 시트를 대전시킴으로써 일렉트릿 시트가 구성되어 있다. 다공질 시트를 대전시키는 방법은, 제1 발명의 일렉트릿 시트의 경우와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다. 다공질 시트에 직류 전계를 가할 때의 직류 처리 전압의 절댓값 바람직한 범위는, 제1 발명의 일렉트릿 시트의 경우와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.
일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 60％에서의 체적 저항률은, 1.0×1015Ω·㎝ 이상이 바람직하고, 1.0×1015 내지 1.0×1018Ω·㎝이 보다 바람직하고, 1.0×1016 내지 1.0×1018Ω·㎝이 특히 바람직하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 60％에서의 체적 저항률이 1.0×1015Ω·㎝ 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 60％에서의 체적 저항률이 1.0×1018Ω·㎝ 이하이면, 일렉트릿 시트의 표면에 정전기가 발생하기 어려워져, 내부 전하의 방전이 억제되어, 일렉트릿 시트의 압전성의 유지성이 향상되므로 바람직하다.
일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 90％에서의 체적 저항률은, 1.0×1013Ω·㎝ 이상이 바람직하고, 1.0×1014 내지 1.0×1018Ω·㎝이 보다 바람직하고, 1.0×1015 내지 1.0×1018Ω·㎝이 특히 바람직하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 90％에서의 체적 저항률이 1.0×1013Ω·㎝ 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 90％에서의 체적 저항률이 1.0×1018Ω·㎝ 이하이면, 일렉트릿 시트의 표면에 정전기가 발생하기 어려워져, 내부 전하의 방전이 억제되어, 일렉트릿 시트의 압전성의 유지성이 향상되므로 바람직하다.
일렉트릿 시트의 25℃, 측정하는 상대 습도 하에서의 체적 저항률은 하기의 요령으로 측정된다. 구체적으로는, 1변이 10㎝인 평면 정사각 형상의 시험편을 얻고, 이 시험편을 25℃, 소정의 상대 습도의 분위기 하에서 이면 전극 위에 적재하여 10분간 방치한 후, 시험편 위에 표면 전극을 적재하고, 전극간에 500V 전압을 인가하고 나서 1분 후의 저항값(R[Ω])을 측정하고, 체적 저항률(ρ[Ω·㎝])을 하기 식에 기초하여 산출하였다. 측정 시에 있어서, 표리 전극에 의해 시험편에 가해지는 하중이 5kPa 이하가 되도록 조정했다.
ρ=(π×d2/4t)×R
ρ: 일렉트릿 시트의 체적 저항률[Ω·㎝]
π: 원주율(3.14)
d: 표면 전극의 직경(5[㎝])
t: 시험편의 두께(0.01[㎝])
R: 저항값([Ω])
일렉트릿 시트의 체적 저항률의 측정은, 예를 들어 검출기(ADC사제 디지털 초고저항/미소 전류계 8340A) 및 온도 제어 가능한 측정용 전극(ADC사제 레지스티비티 챔버12708)를 사용하여 행할 수 있다.
일렉트릿 시트의 25℃ 및 측정하는 상대 습도에서의 체적 저항률을 상술한 범위로 제어하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 일렉트릿 시트를 구성하는 다공질 시트를 구성하고 있는 합성 수지의 중량 평균 분자량을 조정하는 방법, 일렉트릿 시트를 구성하는 다공질 시트를 구성하고 있는 합성 수지의 용융 유속을 조정하는 방법 등을 들 수 있다.
일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 60％에서의 절연 파괴 전압은, 6kV 이상이 바람직하고, 6 내지 12kV가 보다 바람직하고, 6 내지 10kV가 특히 바람직하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 60％에서의 절연 파괴 전압이 6kV 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 60％에서의 절연 파괴 전압이 12kV 이하이면, 일렉트릿 시트의 내부까지 대전시키기 쉽고, 일렉트릿 시트는 우수한 대전성을 가져 바람직하다.
일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 90％에서의 절연 파괴 전압은, 4kV 이상이 바람직하고, 4 내지 10kV가 보다 바람직하고, 4 내지 8kV가 특히 바람직하다. 일렉트릿 시트의 25℃에서 또한 상대 습도 90％에서의 절연 파괴 전압이 4kV 이상이면, 일렉트릿 시트의 고온 분위기 하에서의 압전성의 유지성이 우수하다. 일렉트릿 시트의 37℃에서의 절연 파괴 전압이 10kV 이하이면, 일렉트릿 시트의 내부까지 대전시키기 쉽고, 일렉트릿 시트는 우수한 대전성을 가져 바람직하다.
또한, 일렉트릿 시트의 25℃ 및 측정하는 상대 습도 하에서의 절연 파괴 전압은 하기의 요령으로 측정된 전압을 의미한다. 구체적으로는, 일렉트릿 시트로부터 1변이 50㎜인 평면 정사각 형상의 시험편을 잘라낸다. 1변이 50㎜인 평면 정사각 형상의 금속판 및 아크릴판을 준비한다. 25℃ 및 측정하는 상대 습도로 한 분위기 하에서 시험편을 금속판과 아크릴판으로 협지한다. 또한, 시험편의 두께가 감소하지 않는 정도(정압 하중 5kPa)로 시험편을 금속판과 아크릴판으로 협지한다. 이어서, 아크릴판의 중앙부에 형성된 관통 구멍 내에 전극을 삽입하고, 전극을 시험편에 접촉시켜, 직류 전압을 시험편에 인가한다. 인가한 직류 전압에 의해 30초간 통전이 없으면, 시험편에 인가하는 직류 전압을 0.5kV씩 상승시켜 가고, 30초 미만으로 통전해 절연 파괴한 시점에서 시험편에 인가되어 있는 직류 전압을 절연 파괴 전압으로 한다. 일렉트릿 시트의 측정 온도에서의 절연 파괴 전압은, 예를 들어 기쿠스이 덴시 가부시키가이샤로부터 상품명 「TOS5101」로 시판되고 있는 측정 장치를 사용할 수 있다.
일렉트릿 시트의 25℃ 및 소정의 상대 습도 하에서의 절연 파괴 전압을 상술한 범위로 제어하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 일렉트릿 시트를 구성하는 다공질 시트를 구성하고 있는 합성 수지의 체적 저항률을 조정하는 방법, 일렉트릿 시트를 구성하는 다공질 시트를 구성하고 있는 합성 수지의 중량 평균 분자량을 조정하는 방법 등을 들 수 있다.
25℃ 및 소정의 상대 습도 하에서, 일렉트릿 시트의 체적 저항률 및 절연 파괴 전압이 상기 소정 범위이면, 일렉트릿 시트의 고온시에서의 유지성이 향상되는 메커니즘은 명확하게 알고 있지 않지만, 25℃ 및 소정의 상대 습도 하에서의 체적 저항률 및 절연 파괴 전압이 상기 범위이면, 고온이 되어 일렉트릿 시트를 구성하고 있는 다공질 시트의 구성 재료의 분자 운동이 커졌다고 해도, 분자간의 간극을 소정의 크기로 유지할 수 있고, 그 결과, 다공질 시트 내에 대전시킨 전하를 고온시에 있어서도 양호하게 유지할 수 있기 때문이라고 생각된다.
제1 내지 제3 발명인 일렉트릿 시트를 사용하여 압전 센서를 구성하는 요령에 대하여 설명한다. 일렉트릿 시트의 제1면에 시그널 전극을 적층 일체화시키고 또한 제2면에 그라운드 전극을 적층 일체화시킴으로써 압전 센서가 구성된다. 그리고, 그라운드 전극을 기준 전극으로 해서 시그널 전극의 전위를 측정함으로써, 압전 센서의 일렉트릿 시트에서 발생된 전위를 측정할 수 있다.
시그널 전극은, 일렉트릿 시트의 제1면에 필요에 따라 고정제를 통하여 적층 일체화되어 있다. 마찬가지로, 그라운드 전극은, 일렉트릿 시트의 제2면에 필요에 따라 고정제를 통하여 적층 일체화되어 있다. 또한, 시그널 전극 및 그라운드 전극으로는, 도전성을 갖고 있으면, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 구리박, 알루미늄박 등의 금속 시트, 도전성 막 등을 들 수 있다.
시그널 전극 및 그라운드 전극을 도전성 막으로 구성하는 경우, 도전성 막은, 전기 절연 시트 위에 형성하고 나서, 일렉트릿 시트 위에 적층 일체화되어도 되고, 또는 일렉트릿 시트의 표면에 직접, 형성되어도 된다. 전기 절연 시트 또는 일렉트릿 시트 위에 도전성 막을 형성하는 방법으로는, 예를 들어 (1) 상기 절연 시트 또는 일렉트릿 시트 위에, 바인더 중에 도전성 미립자를 함유시켜 이루어지는 도전 페이스트를 도포, 건조시키는 방법, (2) 상기 절연 시트 또는 일렉트릿 시트 위에 증착에 의해 전극을 형성하는 방법 등을 들 수 있다.
전기 절연 시트로는, 전기 절연성을 갖고 있으면, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 폴리이미드 시트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 시트, 폴리에틸렌나프탈레이트 시트, 폴리염화비닐 시트 등을 들 수 있다.
고정제층을 구성하고 있는 고정제는, 반응계·용제계·수계·핫 멜트계의 접착제 또는 점착제로 구성되어 있고, 일렉트릿 시트의 감도를 유지하는 관점에서, 유전율이 낮은 고정제가 바람직하다.
실시예
다음에 본 발명의 실시예를 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
하기의 폴리프로필렌계 수지 A 내지 E 및 폴리에틸렌계 수지 A, B를 준비하였다.
〔폴리프로필렌계 수지〕
프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체(폴리프로필렌계 수지 A, 닛혼 폴리프로사제 상품명 「노바테크 EG8B」, 에틸렌 단위의 함유량: 5질량％)
프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체(폴리프로필렌계 수지 B, 닛혼 폴리프로사제 상품명 「윈테크 WFW4」, 에틸렌 단위의 함유량: 2질량％)
프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체(폴리프로필렌계 수지 C, 닛혼 폴리프로사제 상품명 「윈테크 WFX4T」, 에틸렌 단위의 함유량: 4질량％)
프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체(폴리프로필렌계 수지 D, 닛혼 폴리프로사제 상품명 「윈테크 WEG7T」, 에틸렌 단위의 함유량: 1질량％)
프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체E(폴리프로필렌계 수지 E, 프라임 폴리머사제 상품명 「프라임 폴리프로 B241」, 에틸렌 단위의 함유량: 2.5질량％)
〔폴리에틸렌계 수지〕
직쇄상 저밀도 폴리에틸렌(폴리에틸렌계 수지 A, 엑손 케미컬사제 상품명 「EXACT3027」)
저밀도 폴리에틸렌(폴리에틸렌계 수지 B, 닛혼 폴리프로사제 상품명 「노바테크 LE520H」)
(실시예 1 내지 5, 비교예 1, 2)
폴리프로필렌계 수지 A 내지 E, 폴리에틸렌계 수지 A, B, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, 아조디카본아미드 및 페놀계 산화 방지제를 표 1에 나타낸 소정량씩 압출기에 공급하여 용융 혼련하여 T 다이로부터 시트상으로 압출하고, 두께가 180㎛인 발포성 수지 시트를 제조했다. 발포성 수지 시트를 1변이 30㎝인 평면 정사각 형상으로 잘라냈다.
얻어진 발포성 수지 시트를 분위기 온도 25℃에서 48시간 양생했다. 얻어진 발포성 수지 시트의 양면에 전자선을 가속 전압 500kV 및 강도 25kGy의 조건에서 조사하여, 발포성 수지 시트를 구성하고 있는 폴리올레핀계 수지를 가교했다. 가교시킨 발포성 수지 시트를 250℃로 가열하여 발포성 수지 시트를 발포시켜 폴리올레핀계 수지 발포 시트를 얻었다. 얻어진 폴리올레핀계 수지 발포 시트를 그의 표면 온도가 130℃로 유지된 상태에서 자동 1축 연신 장치(이모토 세이사쿠쇼사제 상품명 「IMC-18C6형」)를 사용하여 두께 200㎛가 될 때까지 압출 방향에 대하여 직교하는 방향으로 연신 속도 900㎜/min로 1축 연신하여 200㎛의 폴리올레핀계 수지 발포 시트를 얻었다. 또한, 폴리올레핀계 수지 발포 시트의 발포 배율 및 두께를 표 1에 나타낸다.
폴리올레핀계 수지 발포 시트의 제1면에, 어스된 평판 전극을 밀착 상태로 중첩하고, 폴리올레핀계 수지 발포 시트의 제2면측에 소정 간격을 두어 직류의 고압 전원에 전기적으로 접속된 침상 전극을 배치하고, 침상 전극의 표면 근방으로의 전계 집중에 의해, 전압-10kV, 방전 거리 30㎜ 및 전압 인가 시간 10초의 조건 하에서 코로나 방전을 발생시켜, 공기 분자를 이온화시키고, 침상 전극의 극성에 의해 발생된 공기 이온을 반발시켜 폴리올레핀계 수지 발포 시트에 직류 전계를 가하여 전하를 주입하여 폴리올레핀계 수지 발포 시트를 전체적으로 대전시켰다. 히트 총을 사용하여 폴리올레핀계 수지 발포 시트를 그의 표면 온도가 40℃가 되도록 유지하면서, 폴리올레핀계 수지 발포 시트에 상기 대전 처리를 실시했다. 그 후, 전하를 주입한 폴리올레핀계 수지 발포 시트를, 접지된 알루미늄박으로 감싼 상태로 3시간에 걸쳐 유지하여 일렉트릿 시트를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 시트에 대하여, 25℃, 37℃ 및 50℃에서의 체적 저항률(상대 습도(RH): 65％, 정압 하중: 5kPa 이하), 및 25℃, 37℃ 및 50℃에서의 절연 파괴 전압(상대 습도(RH): 50％, 정압 하중: 5kPa)을 상기의 요령으로 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타낸다.
얻어진 일렉트릿 시트에 대하여, 25℃에서의 정압 하중 100kPa 및 200kPa에서의 체적 저항률(상대 습도(RH): 65％), 및 25℃에서의 정압 하중 100kPa 및 200kPa에서의 절연 파괴 전압(상대 습도(RH): 50％)을 상기의 요령으로 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타낸다.
얻어진 일렉트릿 시트에 대하여, 25℃ 및 상대 습도(RH) 60％에서의 체적 저항률(정압 하중: 5kPa 이하), 25℃ 및 상대 습도(RH) 90％에서의 체적 저항률(정압 하중: 5kPa 이하), 25℃ 및 상대 습도(RH) 60％에서의 절연 파괴 전압(정압 하중: 5kPa) 및 25℃ 및 상대 습도(RH) 90％에서의 절연 파괴 전압(정압 하중: 5kPa 이하)을 상기의 요령으로 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타낸다.
얻어진 일렉트릿 시트에 대하여, 초기 압전 상수 d33 및 고온 압전 상수 d33을 하기의 요령으로 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타낸다.
(압전 상수 d33)
일렉트릿 시트로부터 1변이 10㎜인 평면 정사각 형상의 시험편을 잘라내고, 시험편의 양면에 금 증착을 실시하여 시험체를 제작했다.
시험체에 가진기를 사용하여 하중 F가 2N, 동적 하중이 ±0.25N, 주파수가 110Hz의 조건 하에서 압박력을 가하고, 그 때에 발생하는 전하 Q(쿨롱)를 계측하였다. 전하 Q(쿨롱)를 하중 F(N)로 나눔으로써 압전 상수 d33을 산출하였다. 또한, 압전 상수 dij는 j 방향의 하중, i 방향의 전하를 의미하며, d33은 일렉트릿 시트의 두께 방향의 하중 및 두께 방향의 전하가 된다.
제조 직후의 일렉트릿 시트의 압전 상수 d33을 측정하고, 초기 압전 상수 d33으로 했다.
일렉트릿 시트를 알루미늄박으로 감싼 상태로 소정 조건 [80℃×상대 습도(RH) 65％, 50℃×상대 습도(RH) 50％, 또는 50℃×상대 습도(RH)60％]의 항온항습조 내에 1주일에 걸쳐 방치한 후, 일렉트릿 시트를 23℃의 항온 항습조 내에 24시간에 걸쳐 방치했다. 이 일렉트릿 시트의 압전 상수 d33을 측정하고, 고온 압전 상수 d33으로 했다.
본 발명의 일렉트릿 시트는, 고온 환경 하에서도 높은 압전성을 유지하므로, 사용 시에 있어서 고온이 될 가능성이 있는 환경(예를 들어, 자동차 등의 차량 용도, 공장 용도, 휴대 전화 용도, 스마트 폰 용도 등)에서 적합하게 사용할 수 있다.
[관련 출원의 상호 참조]
본 출원은, 2016년 2월 4일에 출원된 일본 특허 출원 제2016-19530호, 2016년 2월 4일에 출원된 일본 특허 출원 제2016-19531호 및 2016년 2월 4일에 출원된 일본 특허 출원 제2016-19535호에 기초하는 우선권을 주장하며, 이 출원의 개시는 이들 전체를 참조함으로써 본 명세서에 원용된다.
Claims (8)
- 대전된 다공질 시트를 포함하며, 25℃에서의 체적 저항률이 1.0×1015Ω·㎝ 이상이고 또한 25℃에서의 절연 파괴 전압이 7kV 이상이며,
상기 다공질 시트는 합성 수지 발포 시트이고,
상기 합성 수지 발포 시트의 발포 배율이 3배 이상인 것을 특징으로 하는 일렉트릿 시트. - 제1항에 있어서, 37℃에서의 체적 저항률이 1.0×1014Ω·㎝ 이상이고 또한 37℃에서의 절연 파괴 전압이 7kV 이상인 것을 특징으로 하는 일렉트릿 시트.
- 제1항에 있어서, 50℃에서의 체적 저항률이 1.0×1014Ω·㎝ 이상이고 또한 50℃에서의 절연 파괴 전압이 6kV 이상인 것을 특징으로 하는 일렉트릿 시트.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 25℃, 정압 하중 100kPa에서의 체적 저항률이 1.0×1015Ω·㎝ 이상이고 또한 25℃, 정압 하중 100kPa에서의 절연 파괴 전압이 5.5kV 이상인 것을 특징으로 하는 일렉트릿 시트.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 25℃, 정압 하중 200kPa에서의 체적 저항률이 1.0×1014Ω·㎝ 이상이고 또한 25℃, 정압 하중 200kPa에서의 절연 파괴 전압이 4kV 이상인 것을 특징으로 하는 일렉트릿 시트.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 25℃에서 또한 상대 습도 60％에서의 체적 저항률이 1.0×1015Ω·㎝ 이상이고 또한 25℃에서 또한 상대 습도 60％에서의 절연 파괴 전압이 6kV 이상인 것을 특징으로 하는 일렉트릿 시트.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 25℃에서 또한 상대 습도 90％에서의 체적 저항률이 1.0×1013Ω·㎝ 이상이고 또한 25℃에서 또한 상대 습도 90％에서의 절연 파괴 전압이 4kV 이상인 것을 특징으로 하는 일렉트릿 시트.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 다공질 시트가 폴리프로필렌계 수지 발포 시트인 것을 특징으로 하는 일렉트릿 시트.
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| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |