KR20060069427A - 내열성 일렉트릿용 재료 및 내열성 일렉트릿 - Google Patents

Abstract

불소 수지를 포함하는 내열성 일렉트릿용 재료로서, 상기 불소 수지가, 변성폴리테트라플루오로에틸렌인 일렉트릿용 재료를 이용하여 일렉트릿을 제작한다. 또한, 금속 부재의 표면에 수지 필름을 접착한 일렉트릿으로서, 상기 수지 필름이, 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하고, 상기 금속 부재 측의 상기 수지 필름의 한 면만이, 접착 용이 처리되어 있는 일렉트릿을 제작한다. 이에 의해, 고온에서의 전하 유지 성능이 높은 내열성 일렉트릿을 제공할 수 있다.

Description

내열성 일렉트릿용 재료 및 내열성 일렉트릿{MATERIAL FOR HEAT-RESISTANT ELECTRET AND HEAT-RESISTANT ELECTRET}

본 발명은, 이어폰, 헤드폰 또는 마이크로폰 등에 사용되는 내열성 일렉트릿(electret)용 재료 및 내열성 일렉트릿에 관한 것이다.

종래부터 이어폰, 헤드폰 또는 마이크로폰 등에 사용되는 일렉트릿으로는, 금속 시트에 일렉트릿을 구성할 수 있는 열가소성 수지 필름을 라미네이팅하고, 이 수지를 일렉트릿화하는 방법이 제안되어 있다(일본국 특개소 64-44010호 공보 참조).

또한, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌공중합체(FEP)의 테트라플루오로에틸렌-헥사플오로프로필렌공중합체(FEP)의 미립자가 분산된 유기 용매를 금속판에 도포하여 박막을 형성하고, 그 박막을 일렉트릿화하는 방법(일본국 특개평 11-150795호 공보 참조), 또한 금속판에 FEP의 미립자가 분산된 스프레이액을 분무한 후, 소성하여 일렉트릿화하는 방법(일본국 특개 2000-115895호 공보 참조) 등도 제안되어 있다.

그러나, 종래의 FEP를 사용한 일렉트릿을 이용하여 마이크로폰 등을 제조하는 경우, 플로우 장치나 리플로우 장치에 의한 납땜을 행하면, 납땜 시의 고온에 의해 일렉트릿의 기능이 저하한다는 문제가 있었다. 특히 최근에는 무연(無鉛) 땜납이 많이 사용됨에 따라, 납땜 시의 온도가 더 고온인 260℃ 정도가 되어, 일렉트릿의 기능 자체가 상실된다는 큰 문제가 발생할 우려가 있다.

본 발명은, 상기 문제를 해결한 것으로, 고온에서의 전하 유지 성능이 높은 내열성 일렉트릿을 제공하는 것이다.

본 발명은, 불소 수지를 포함하는 내열성 일렉트릿용 재료로서, 상기 불소 수지가, 변성폴리테트라플루오로에틸렌인 내열성 일렉트릿용 재료를 제공한다.

또한, 본 발명은, 금속 부재의 표면에, 불소 수지를 포함하는 내열성 일렉트릿용 재료를 배치한 내열성 일렉트릿으로서, 상기 불소 수지가, 변성폴리테트라플루오로에틸렌인 내열성 일렉트릿을 제공한다.

또한, 본 발명은, 금속 부재의 표면에 수지 필름을 접착한 내열성 일렉트릿으로서, 상기 수지 필름이, 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하고, 상기 수지 필름의 한 면의 물방울 접촉각이, 110°이하이고, 상기 수지 필름의 한 면과 상기 금속 부재가 접착되어 있는 내열성 일렉트릿을 제공한다.

또한, 본 발명은, 금속 부재의 표면에 수지 필름을 접착한 내열성 일렉트릿으로서, 상기 수지 필름이, 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하고, 상기 금속 부재 측의 상기 수지 필름의 한 면만이, 역(易)접착 처리되어 있는 내열성 일렉트릿을 제공한다.

도 1은 실시예 A1에서 제작한 일렉트릿의 단면도이다.

도 2는 일렉트릿의 표면 전위 잔존율과 온도의 관계를 도시하는 도면이다.

도 3은 실시예 B1에서 제작한 일렉트릿용 적층판의 단면도이다.

도 4는 내습 시험에서의 표면 전위 잔존율과 시간의 관계를 도시하는 도면이다.

(실시형태 1)

본 발명의 내열성 일렉트릿용 재료의 일례는, 불소 수지를 포함하는 내열성 일렉트릿용 재료이고, 상기 불소 수지로서 변성폴리테트라플루오로에틸렌(변성PTFE)을 이용한 것이다.

일렉트릿의 고온에서의 전하 유지 성능을 높이기 위해서는, 일렉트로닛용 재료의 융점 부근까지, 전하의 트랩 부위가 유지되는 것이 필요하다. 구체적인 트랩 부위로는, 일렉트릿용 재료를 구성하는 불소 수지의 결정 내부의 결정 결함, 및 결정부와 비결정부와의 계면을 생각할 수 있다. 순수한 폴리테트라플루오로에틸렌(호모PTFE)은, 성형 가공 시에 보이드(void)가 발생하기 쉬워, 그 보이드에 의해 고온 시에 응력이 완화되어, 결정의 유동이 일어나기 쉽다. 그 결과, 전하의 트랩 부위(예를 들어, 결정부와 비결정부의 계면)가 파괴되어, 전하 유지 성능이 저하한다. 또한, 호모PTFE는, 그 화학 구조로서 측쇄(側鎖)를 가지지 않기 때문에, 결정 결함이 발생하기 어렵다. 이에 대하여, 변성PTFE는, 성형 가공 시의 보이드의 발생도 적고, 또한 그 화학 구조로서 측쇄를 가지기 때문에, 고온이어도 전하의 트랩 부위가 유지되어, 고온에서의 전하 유지 성능이 높다.

또한, 일렉트릿용 재료로서 불소 수지를 이용함으로써, 제품 표면에 방오성, 내약품성, 발수성(撥水性), 내후성(耐候性) 등이 우수한 기능을 부여할 수 있어, 일렉트릿의 유연성(flexibility)이 손상되지 않고, 또한, 일렉트릿의 엠보스(emboss) 가공 등도 비교적 용이하게 할 수 있다. 또, 변성PTFE의 융점(약 324℃)은, 대표적인 불소 수지인 호모PTFE의 융점(약 330℃)과 거의 동일하다. 이에 의해, 가공 온도가 300℃ 정도가 되는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술을 이용하여 마이크로폰 등을 제조할 수 있다.

또한, 상기 변성PTFE는, 테트라플루오로에틸렌 99.0∼99.999㏖%와, 퍼플루오로비닐에테르 1.0∼0.001㏖%을 공중합하여 얻어지는 공중합체인 것이 바람직하다. 또한, 상기 변성PTFE는, 테트라플루오로에틸렌 99.5∼99.99㏖%와, 퍼플루오로비닐에테르 0.5∼0.01㏖%을 공중합하여 얻어지는 공중합체인 것이 보다 바람직하다. 테트라플루오로에틸렌에 퍼플루오로비닐에테르를 상기 범위 내에서 공중합시킴으로써, PTFE의 베이스 결정에 퍼플루오로비닐에테르가 부분적으로 변형(결정 결함)을 발생하게 하여, 그 변형 부분에 전하를 유지시키기 쉬워지기 때문이다.

퍼플루오로비닐에테르가 0.001㏖%을 하회하면 상기 호모PTFE와 동일한 문제가 발생하고, 1.0㏖%을 넘으면 융점이 저하하여 고온 시에 결정의 유동이 일어나기 쉬워져, 전하의 트랩 부위(예를 들어, 결정부와 비결정부와의 계면)가 파괴되어, 전하 유지 성능이 저하한다.

또한, 상기 내열성 일렉트릿용 재료의 유전율은, 2.1 이하인 것이 바람직하 다. 이 범위 내이면, 흡수성이 작기 때문에 표면 전하의 감쇠를 막을 수 있기 때문이다. 또한, 상기 내열성 일렉트릿용 재료의 체적 저항율은, 1.O×10¹⁸Ωcm 이상인 것이 바람직하다. 이 범위 내이면, 전기 전도도가 낮기 때문에 대전하기 쉬워지기 때문이다. 또, 유전율의 하한값은, 공기의 유전율=1에 가까울수록 바람직하다.

또한, 본 발명의 내열성 일렉트릿의 일례는, 금속 부재의 표면에, 상기 내열성 일렉트릿용 재료를 배치한 것이다. 변성PTFE를 일렉트릿용 재료에 이용함으로써, 고온 시의 일렉트릿의 표면 전위의 저하를 억제하여, 고온에서의 전하 유지 성능이 높은 일렉트릿을 제공할 수 있다.

상기 금속 부재로는, 예를 들어, 금속판, 금속 시트 등을 사용할 수 있다.

상기 내열성 일렉트릿용 재료의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 통상 5∼400㎛, 바람직하게는 10∼50㎛이다. 이 범위 내이면, 일렉트릿의 특성을 유지하면서, 일렉트릿의 박형화, 소형화를 도모할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 금속 부재는, 황동, 알루미늄, 스테인리스강, 구리, 티탄, 양은, 인청동, 이들의 합금, 이들이 도금된 금속 및 이들이 증착된 금속 중에서 선택된 적어도 1개로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이들 금속은 내식성, 전기 전도성, 가공성이라는 점에서 우수하기 때문이다.

또, 상기 금속 부재의 사용에서는, 우선 유지 등의 부착이 없는 것을 이용하고, 또한 상기 내열성 일렉트릿용 재료와의 접착성을 높이기 위해서 기초 처리를 행하는 것이 바람직하다. 기초 처리는, 예를 들어, 양극 산화, 화성 처리에 의한 피막의 형성 혹은 커플링제의 이용, 기타 접착성을 개선하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 동일한 목적으로, 상기 내열성 일렉트릿용 재료의 접착면에 코로나 처리, 스퍼터링 처리, 금속 나트륨 처리 등을 행하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 내열성 일렉트릿의 제조 방법의 일례는, 금속 부재의 표면에, 상기 내열성 일렉트릿용 재료로 이루어지는 필름을 맞붙이는 것이다. 금속 부재로는, 예를 들어, 금속판, 금속 시트 등을 사용할 수 있다. 즉, 예를 들어, 변성PTFE로 이루어지는 필름을 준비하고, 가열 롤 및 가열원을 가지지 않는 한 쌍의 롤로 이루어지는 압착롤 중, 가열 롤 측에 금속판을 공급하고, 가열원을 가지지 않는 롤 측에 상기 필름을 공급하면서, 상기 압착 롤의 사이에 상기 금속판 및 상기 필름을 삽입하고, 상기 금속판과 상기 필름의 접촉 시간을 1∼3초, 접촉대(接觸帶) 폭을 1∼20mm으로 제어하여, 상기 금속판과 상기 필름을 열 압착할 수 있다.

또한, 본 발명의 내열성 일렉트릿의 제조 방법의 다른 일례는, 금속 부재의 표면에, 상기 내열성 일렉트릿용 재료를 코팅하는 것이다. 즉, 예를 들어, 변성PTFE와 용제를 포함하는 수지 조성물을 스프레이 등을 이용하여 금속판에 코팅하고, 그 수지 조성물을 소성함으로써, 금속판의 표면에 변성PTFE를 포함하는 수지층을 형성할 수 있다.

이들 방법에 의해 얻어진 일렉트릿용 적층판은, 소정의 크기로 절단되어, 다음에 코로나 방전 등에 의해 분극 대전된 후, 에이징 처리가 행하여져, 이어폰, 헤드폰 또는 마이크로폰 등에 이용된다.

또한, 본 발명의 내열성 일렉트릿을 이용함으로써, 성능이 안정된 정전형 음향 센서를 제공할 수 있다. 정전형 음향 센서로는, 예를 들어, 마이크로폰, 이어폰, 헤드폰, 보청기, 초음파 센서, 가속도 센서 등이 포함된다.

이하, 실시예와 비교예를 이용하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.

(실시예 A1)

두께 25㎛의 변성PTFE 필름을 일렉트릿용 재료로서 준비하였다. 이 변성PTFE 필름은, 99.9㏖%의 테트라플루오로에틸렌과, 0.1㏖%의 퍼플루오로프로필비닐에테르를 공중합시킨 공중합체로 이루어진다. 이 변성PTFE 필름과, 두께 0.2㎜의 황동판을 가열 롤을 이용하여 열 압착하고, 세로 50㎝, 가로 20㎝의 크기로 절단하여 실시예 A1의 일렉트릿을 제작하였다. 열 압착은, 온도 340℃, 압력 0.5㎫에서 행하였다.

도 1은, 본 실시예에서 제작한 일렉트릿의 단면도이다. 본 실시예의 일렉트릿(11)은, 변성PTFE로 이루어지는 필름(12)과 황동판(13)이 열 압착되어 형성되어 있다.

(비교예 A1)

닛토덴코사 제(製)의 두께 25㎛의 호모PTFE 필름 “920-UL”을 일렉트릿용 재료로서 준비하였다. 이 PTFE 필름과, 두께 0.2㎜의 황동판을 가열 롤을 이용하여 열 압착하고, 실시예 A1과 동일한 크기로 절단하여 비교예 A1의 일렉트릿을 제작하였다. 열 압착은, 온도 340℃, 압력 0.5㎫에서 행하였다.

(비교예 A2)

다이킨코교사제의 코팅량 150g/㎡, 두께 120㎛의 호모PTFE 부직포를 일렉트릿용 재료로서 준비하였다. 이 PTFE 부직포와, 두께 0.2㎜의 황동판을 가열 롤을 이용하여 열 압착하고, 실시예 A1과 동일한 크기로 절단하여 비교예 A2의 일렉트릿을 제작하였다. 열 압착은, 온도 360℃, 압력 0.6㎫에서 행하였다.

(비교예 A3)

쥬코카세이코교사제의 두께 25㎛의 호모PTFE 필름“MSF-100”을 일렉트릿용 재료로서 준비하였다. 이 PTFE 필름과, 두께 0.2㎜의 황동판을 가열 롤을 이용하여 열 압착하고, 실시예 A1과 동일한 크기로 절단하여 비교예 A3의 일렉트릿을 제작하였다. 열 압착은, 온도 340℃, 압력 0.5㎫에서 행하였다.

(비교예 A4)

다이킨고교사제의 두께 25㎛의 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌공중합체(FEP) 필름 “MF-0025”를 일렉트릿용 재료로서 준비하였다. 이 FEP 필름과, 두께 0.2㎜의 황동판을 가열 롤을 이용하여 열 압착하고, 실시예 A1과 동일한 크기로 절단하여 비교예 A4의 일렉트릿을 제작하였다. 열 압착은, 온도 340℃, 압력 0.5㎫에서 행하였다.

(비교예 A5)

다이킨고교사제의 두께 25㎛의 테트라플루오로에틸렌(97㏖%)-퍼플루오로알킬비닐에테르(3㏖%)공중합체(PFA) 필름 “AF-0025”를 일렉트릿용 재료로서 준비하였다. 이 PFA 필름과, 두께 0.2㎜의 황동판을 가열 롤을 이용하여 열 압착하고, 실시예 A1과 동일한 크기로 절단하여 비교예 A5의 일렉트릿을 제작하였다. 열 압착 은, 온도 340℃, 압력 0.5㎫에서 행하였다.

(실시예 A2)

황동판 대신에, 두께 0.2㎜의 스테인리스강판을 이용한 것 이외에는, 실시예 A1과 동일하게 하여 실시예 A2의 일렉트릿을 제작하였다.

(비교예 A6)

황동판 대신에, 두께 0.2㎜의 스테인리스강판을 이용한 것 이외에는, 비교예 A1과 동일하게 하여 비교예 A6의 일렉트릿을 제작하였다.

(비교예 A7)

황동판 대신에, 두께 0.2㎜의 스테인리스강판을 이용한 것 이외에는, 비교예 A2와 동일하게 하여 비교예 A7의 일렉트릿을 제작하였다.

(비교예 A8)

황동판 대신에, 두께 0.2㎜의 스테인리스강판을 이용한 것 이외에는, 비교예 A3과 동일하게 하여 비교예 A8의 일렉트릿을 제작하였다.

(비교예 A9)

황동판 대신에, 두께 0.2㎜의 스테인리스강판을 이용한 것 이외에는, 비교예 A4와 동일하게 하여 비교예 A9의 일렉트릿을 제작하였다.

(비교예 A10)

황동판 대신에, 두께 0.2㎜의 스테인리스강판을 이용한 것 이외에는, 비교예 A5와 동일하게 하여 비교예 A10의 일렉트릿을 제작하였다.

다음으로, 이들 실시예 A1, A2, 비교예 A1∼A10의 일렉트릿을 이용하여, 열 압착한 일렉트릿용 재료의 두께, 그 표면 거칠기, 및 일렉트릿의 표면 전위 잔존율을 측정하였다.

일렉트릿용 재료의 두께는, 마이크로미터를 이용하여 일렉트릿의 금속판 이외의 층 두께를 측정하여 구하였다. 일렉트릿용 재료의 표면 거칠기는, 고사카켄큐쇼(小阪硏究所)제의 표면조도(粗度)계 “SE-3500”을 이용하여 측정하였다.

또한, 일렉트릿의 표면 전위 잔존율은, 다음과 같이 하여 측정하였다. 우선, 마이너스의 코로나 방전으로써 온도 25℃에서 시료를 분극 처리하고, 그 직후의 표면 전위를 Trek사제의 표면 전위계 “model 344”로써 측정하였다. 계속해서, 270℃ 또는 300℃에서 10분간 유지한 후, 그 표면 전위를 동일하게 하여 측정하였다. 그리고, 일렉트릿을 분극 처리한 직후의 표면 전위를 기준(100%)으로 하여, 270℃ 또는 300℃에서 10분간 유지한 후의 표면 전위를 그 상대값(%)으로서 구하였다.

이상의 측정 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 도 2에는, 실시예 A1 및 비교예 A1∼A5의 표면 전위 잔존율과 온도의 관계를 나타내었다.

(표 1)

표 1에서 명백히 알 수 있듯이, 실시예 A1의 표면 전위 잔존율은, 비교예 A1∼A5 모두에 비하여 높음을 알 수 있다. 또한, 실시예 A2의 표면 전위 잔존율은, 비교예 A6∼A10 모두에 비하여 높음을 알 수 있다. 또, 일렉트릿용 재료의 두께를 25㎛ 이하로 하여도, 표면 전위 잔존율에는 그다지 영향을 끼치지 않았다.

또한, 실시예 Al 및 실시예 A2에서는, 평면 거칠기(Ra)(가로)와 평면 거칠기(Ra)(세로)가 모두 0.5㎛ 이하가 되어, 일렉트릿을 마이크로폰 등에 사용하여도 진동판의 동작을 방해하지 않는다.

또, 비교예 A2 및 비교예 A7에서는, 잔존율은 어느 정도 높아졌으나, 표면 거칠기가 0.5㎛을 크게 상회하고 있어, 마이크로폰 등에는 적합하지 않다.

상기 실시예에서는, 일렉트릿용 재료로서 변성PTFE의 필름을 이용하였으나, 변성PTFE의 도료(디스퍼젼(dispersion))를 금속 부재에 코팅할 수도 있다. 또한, 호모PTFE의 도료에, 핵제, 저해제가 되는 저분자 불소화합물, 무기물 등의 첨가제를 가할 수도 있다. 융점의 관점에서 생각하면, 호모PTFE를 주체로 한 도료에, 퍼플루오로알킬비닐에테르를 첨가하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 일렉트릿용 재료의 구정(球晶)의 계면 및 결정 결함이 증가함에 의해, 고온에서의 전하 유지 성능을 높일 수 있다.

(실시형태 2)

본 발명의 내열성 일렉트릿의 일례는, 금속 부재의 표면에 수지 필름을 접착한 내열성 일렉트릿이고, 상기 수지 필름이 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어지고, 상기 수지 필름의 한 면(제1 주면)의 물방울 접촉각이 110°이하, 보다 바람 직하게는 60°이하이고, 상기 수지 필름의 한 면(제1 주면)과 상기 금속 부재가 접착되어 있는 것이다.

금속 부재 측의 수지 필름의 한 면(제1 주면)에서의 물방울 접촉각을 110°이하로 함으로써, 금속 부재와 수지 필름의 접착성이 향상하여, 일렉트릿의 성능을 안정적으로 유지할 수 있다. 또, 상기 물방울 접촉각은, 50°이상이 바람직하다. 이 범위 내이면, 트랩 부분이 안정되어, 트랩된 전하가 감쇠하기 어렵기 때문이다.

또한, 수지 필름에 PTFE 필름을 이용함으로써, 일렉트릿의 고온에서의 전하 유지 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 수지 필름으로서 PTFE 필름을 이용함으로써, 제품 표면에 방오성, 내약품성, 발수성, 내후성 등이 우수한 기능을 부여할 수 있어, 일렉트릿의 유연성이 손상되지 않고, 또한, 일렉트릿의 엠보스 가공 등도 비교적 용이하게 할 수 있다.

또한, 금속 부재와 반대측의 수지 필름의 한 면(제2 주면)에서의 물방울 접촉각을 111°이상으로 하면, 고온에서의 전하 유지 성능을 보다 효과적으로 유지할 수 있다.

또, 본 발명에서의 물방울 접촉각이란, 증류수를 이용하여 측정한 접촉각을 의미한다.

또한, 본 발명의 내열성 일렉트릿의 다른 일례는, 금속 부재의 표면에 수지 필름을 접착한 내열성 일렉트릿이고, 상기 수지 필름이 PTFE로 이루어지며, 상기 금속 부재 측의 상기 수지 필름의 한 면만이 접착 용이 처리되어 있는 것이다.

이에 의해, 금속 부재와 수지 필름의 접착성이 향상하여, 일렉트릿의 성능을 안정적으로 유지할 수 있다. 또한, 수지 필름에 PTFE 필름을 이용함으로써, 일렉트릿의 고온에서의 전하 유지 성능을 향상시킬 수 있다. 또, 수지 필름으로서 PTFE 필름을 이용함으로써, 제품 표면에 방오성, 내약품성, 발수성, 내후성 등이 우수한 기능을 부여할 수 있어, 일렉트릿의 유연성이 손상되지 않고, 또한, 일렉트릿의 엠보스 가공 등도 비교적 용이하게 할 수 있다.

또한, 수지 필름의 한 면만을 접착 용이 처리함으로써, 고온에서의 전하 유지 성능을 유지할 수 있다.

상기 접착 용이 처리로는, 화성 처리, 코로나 처리, 플라즈마 처리, 스퍼터링 처리 등이 포함되고, 이들 중에서도 특히 간이한 제조 설비로 실시할 수 있는 화성 처리가 보다 바람직하다.

상기 본 실시형태의 내열성 일렉트릿의 어느 예에서나 이하의 특징을 더 부여할 수 있다.

상기 수지 필름은, 실시형태 1에서 이용한 변성PTFE를 이용하여 형성할 수도 있다.

상기 금속 부재와 상기 수지 필름의 180°필(peel) 강도는, 0.5N/cm 이상인 것이 바람직하고, 1.0N/cm 이상인 것이 더 바람직하다. 이 범위 내이면, 펀칭(blanking) 가공 등을 행할 때에 금속 부재로부터 수지 필름이 박리하지 않기 때문이다. 또, 180°필 강도의 상한값은, 펀칭 가공 등을 행할 때에 금속 부재로부터 수지 필름이 박리하지 않으면, 특별히 한정되지 않는다.

또한, 상기 수지 필름의 유전율은, 2.1 이하인 것이 바람직하다. 이 범위 내이면, 흡수성이 작기 때문에 표면 전하의 감쇠를 막을 수 있기 때문이다. 또, 상기 수지 필름의 체적 저항율은, 1.0×10¹⁸Ω㎝ 이상인 것이 바람직하다. 이 범위 내이면, 전기 전도도가 낮기 때문에 대전하기 쉬워지기 때문이다. 또, 유전율의 하한값은, 공기의 유전율=1에 가까울수록 바람직하다.

상기 PTFE 필름의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 통상 5∼400㎛, 바람직하게는 10∼50㎛이다. 이 범위 내이면, 일렉트릿의 특성을 유지하면서, 일렉트릿의 박형화, 소형화를 도모할 수 있기 때문이다.

상기 금속 부재로는, 예를 들어, 금속판, 금속 시트 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 금속 부재는, 황동, 알루미늄, 스테인리스강, 구리, 티탄, 양은, 인청동, 이들의 합금, 이들이 도금된 금속 및 이들이 증착된 금속으로부터 선택된 적어도 1개로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이들 금속은 내식성, 전기 전도성, 가공성이라는 점에서 우수하기 때문이다.

또한, 본 발명의 내열성 일렉트릿의 제조 방법의 일례는, PTFE로 이루어지는 필름의 한 면에 접착 용이 처리를 실시하는 공정과, 금속 부재의 표면에, 상기 필름의 접착 용이 처리를 실시한 면을 접착하는 공정을 포함하는 것이다.

이에 의해, 금속 부재와 수지 필름의 접착성이 향상하여, 성능이 안정된 일렉트릿을 제공할 수 있다. 또한, 수지 필름에 PTFE 필름을 이용함으로써, 고온에서의 전하 유지 성능이 향상된 일렉트릿을 제공할 수 있다. 또, PTFE의 융점은 약 330℃이기 때문에, 가공 온도가 300℃ 정도가 되는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술을 이용하여도 마이크로폰 등을 제조할 수 있다. 또한, 수지 필름으로서 PTFE 필름을 이용함으로써, 제품 표면에 방오성, 내약품성, 발수성, 내후성 등이 우수한 기능을 부여할 수 있어, 일렉트릿의 유연성이 손상되지 않고, 또한, 일렉트릿의 엠보스 가공 등도 비교적 용이하게 할 수 있다.

상기 접착 용이 처리로는, 화성 처리, 코로나 처리, 플라즈마 처리, 스퍼터링 처리 등이 포함되고, 이들 중에서도 특히 간이한 제조 설비로 실시할 수 있는 화성 처리가 더 바람직하다.

상기 금속 부재로는, 예를 들어, 금속판, 금속 시트 등을 사용할 수 있다. 또, 상기 금속 부재의 사용 시에는, 우선 유지 등의 부착이 없는 것을 이용하고, 또한 상기 수지 필름의 접착성을 높이기 위해서 기초 처리를 행하는 것이 바람직하다. 기초 처리로는, 예를 들어, 양극 산화, 화성 처리에 의한 피막의 형성 혹은 커플링제의 이용, 기타 접착성을 개선하는 방법 등을 들 수 있다.

상기 금속 부재와 상기 수지 필름의 접착은, 가열 롤 및 가열원을 가지지 않는 한 쌍의 롤로 이루어지는 압착 롤 중, 가열 롤 측에 금속 부재를 공급하고, 가열원을 가지지 않는 롤 측에 수지 필름을 공급하면서, 상기 압착 롤의 사이에 상기 금속 부재 및 상기 수지 필름을 삽입하고, 상기 금속 부재와 상기 수지 필름의 접촉 시간을 1∼3초, 접촉대 폭을 1∼20㎜로 제어하여, 상기 금속 부재와 상기 수지 필름을 열 압착함으로써 행할 수 있다.

이들 방법에 의해 얻어진 일렉트릿용 적층판은, 소정의 크기로 절단되어, 그 후 코로나 방전 등에 의해 분극 대전된 후, 에이징 처리가 행하여져 일렉트릿이 완 성되고, 이 일렉트릿은 이어폰, 헤드폰 또는 마이크로폰 등에 이용된다.

또한, 본 발명의 내열성 일렉트릿을 이용함으로써, 성능이 안정된 정전형 음향 센서를 제공할 수도 있다. 정전형 음향 센서로는, 예를 들어, 마이크로폰, 이어폰, 헤드폰, 보청기, 초음파 센서, 가속도 센서 등이 포함된다.

이하, 실시예와 비교예를 이용하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.

(실시예 B1)

화성 처리에 의해 한 면만이 접착 용이 처리되어 있는 두께 25㎛의 PTFE 필름(닛토덴코사제“921UL”)을 준비하였다. 이 PTFE 필름의 표면의 물방울 접촉각을 증류수를 이용한 접촉각계(쿄와카이멘카가쿠사제 “CA-DT”)에 의해 측정한 바, 접착 용이 처리가 되어 있는 면에서는 53°, 접착 용이 처리가 되어 있지 않은 면에서는 118°이었다.

다음으로, 이 PTFE 필름의 접착 용이 처리된 면과, 두께 0.2㎜의 스테인리스강판을, 에폭시계 접착제를 통해 가열 롤을 이용하여 열 압착하고, 세로 50㎝, 가로 20㎝의 크기로 절단하여 실시예 B1의 일렉트릿용 적층판을 제작하였다. 열 압착은, 온도 340℃, 압력 0.5㎫에서 행하였다.

도 3은, 본 실시예로 제작한 일렉트릿용 적층판의 단면도이다. 본 실시예의 일렉트릿용 적층판(21)은, PTFE로 이루어지는 필름(22)과 스테인리스강판(23)이 에폭시계 접착제(비 도시)를 통해 열 압착되어 형성되어 있다.

(실시예 B2)

두께 25㎛의 PTFE 필름(쥬코카세이코교사제 “MSF-100”)의 한 쪽에, 화성 처리제(쥰코샤제“테트라에이치A”)를 도포하여 10초간 유지하고, 그 후 메탄올로 세정한 후, 물로 더 세정하여 건조시킴으로써, 화성 처리에 의해 한 면이 접착 용이 처리되어 있는 PTFE 필름을 준비하였다. 이 PTFE 필름의 표면의 물방울 접촉각을 실시예 B1과 동일하게 하여 측정한 바, 접착 용이 처리가 되어 있는 면에서는 44°, 접착 용이 처리가 되어 있지 않은 면에서는 112°이었다.

다음으로, 이 PTFE 필름을 이용한 것 이외에는, 실시예 B1과 동일하게 실시예 B2의 일렉트릿용 적층판을 제작하였다.

(실시예 B3)

두께 25㎛의 PTFE 필름(쥬코카세이코교사제 “MSF-100”)의 한 면을 마스킹하고 플라즈마 처리 장치(닛포덴시사제, “PCB”)에 의해 플라즈마 처리를 행하였다. 플라즈마 처리의 조건은, 플라즈마 발생원의 주파수:40㎑, 전원 출력: 5㎾, 사용 가스: 질소 및 산소의 혼합 가스, 가스 압력:33㎩, 전극 온도:25℃, 조사 시간:5초였다. 그 후, 마스크를 제거함으로써, 플라즈마 처리에 의해 한 면이 접착 용이 처리되어 있는 PTFE 필름을 준비하였다. 이 PTFR필름의 표면의 물방울 접촉각을 실시예 B1과 동일하게 하여 측정한 바, 접착 용이 처리가 되어 있는 면에서는 106°, 접착 용이 처리가 되어 있지 않은 면에서는 118°이었다.

다음으로, 이 PTFE 필름을 이용한 것 이외에는, 실시예 B1과 동일하게 하여 실시예 B3의 일렉트릿용 적층판을 제작하였다.

(실시예 B4)

두께 25㎛의 PTFE 필름(쥬코카세이코교사제 “MSF-100”)의 한 면을 코로나 방전 처리 장치(나비타스제 “폴로다인1”)에 의해 코로나 방전 처리를 행하였다. 코로나 방전 처리의 조건은, 인가 전압:1O㎸, 전극-시료간 거리:2㎜, 처리 속도:4.5m/분이었다. 이와 같이 하여 코로나 방전 처리에 의해 한 면이 접착 용이 처리되어 있는 PTFE 필름을 준비하였다. 이 PTFE 필름의 표면의 물방울 접촉각을 실시예 B1과 동일하게 하여 측정한 바, 접착 용이 처리가 되어 있는 면에서는 100°, 접착 용이 처리가 되어 있지 않은 면에서는 124°이었다.

다음으로, 이 PTFE 필름을 이용한 것 이외에는, 실시예 B1과 동일하게 하여 실시예 B4의 일렉트릿용 적층판을 제작하였다.

(실시예 B5)

두께 25㎛의 PTFE 필름(닛토덴코사제“920UL”)을 이용한 것 이외에는, 실시예 B4와 동일하게 하여 실시예 B5의 일렉트릿용 적층판을 제작하였다. 이 PTFE 필름의 표면의 물방울 접촉각을 실시예 B1과 동일하게 하여 측정한 바, 접착 용이 처리가 되어 있는 면에서는 102°, 접착 용이 처리가 되어 있지 않은 면에서는 121°이었다.

(비교예 B1)

두께 25㎛의 PTFE 필름(쥬코카세이코교사제 “MSF-100”)의 양면을 화성처리한 것 이외에는, 실시예 B2와 동일하게 하여 비교예 B1의 일렉트릿용 적층판을 제작하였다. 이 PTFE 필름의 표면의 물방울 접촉각을 실시예 Bl과 동일하게 하여 측정한 바, 스테인리스강판 측의 접착면에서는 49°, 다른 쪽의 비접착면에서는 60°이었다.

(비교예 B2)

두께 25㎛의 PTFE 필름(쥬코카세이코교사제 “MSF-100”)의 양면을 마스킹하지 않고서 플라즈마 처리한 것 이외에는, 실시예 B3과 동일하게 하여 비교예 B2의 일렉트릿용 적층판을 제작하였다. 이 PTFE 필름의 표면의 물방울 접촉각을 실시예 B1과 동일하게 하여 측정한 바, 스테인리스강판 측의 접착면에서는 108°, 다른 쪽의 비접착면에서는 107°이었다.

(비교예 B3)

두께 25㎛의 PTFE 필름(쥬코카세이코교사제 “MSF-100”)의 양면을 코로나 방전 처리한 것 이외에는, 실시예 B4와 동일하게 하여 비교예 B3의 일렉트릿용 적층판을 제작하였다.

이 PTFE 필름의 표면의 물방울 접촉각을 실시예 B1과 동일하게 하여 측정한 바, 스테인리스강판 측의 접착면에서는 109°, 다른 쪽의 비접착면에서는 102°이었다.

(비교예 B4)

두께 25㎛의 PTFE 필름(쥬코카세이코교사제 “MSF-100”) 에 화성 처리를 일절 행하지 않은 것 이외에는, 실시예 B2와 동일하게 하여 비교예 B4의 일렉트릿용 적층판을 제작하였다. 이 PTFE 필름의 표면의 물방울 접촉각을 실시예 B1과 동일하게 하여 측정한 바, 스테인리스강판 측의 접착면에서는 118°, 다른 쪽의 비접착면에서는 125°이었다.

(비교예 B5)

양면 모두 접착 용이 처리가 되어 있지 않은 두께 25㎛의 FEP 필름(다이킨코교사제 “NF-0025”)를 이용한 것 이외에는, 실시예 B1과 동일하게 하여 비교예 B5의 일렉트릿용 적층판을 제작하였다. 이 FEP 필름의 표면의 물방울 접촉각을 실시예 B1과 동일하게 하여 측정한 바, 스테인리스강판 측의 접착면에서는 111°, 다른 쪽의 비접착면에서는 118°이었다.

다음으로, 이들 실시예 B1∼B5 및 비교예 B1∼B5의 일렉트릿용 적층판을 이용하여, 스테인리스강판과 수지 필름의 180°필 강도, 및 일렉트릿용 적층판의 표면 전위 잔존율을 측정하였다. 또한, 일렉트릿의 실제 제조 공정을 모방한 프레스 가공 시험과 세정 시험을 행하였다.

180° 필 강도는, 필 강도 시험기(시마즈세이사쿠쇼제 “AGS-H”)를 이용하여 측정하였다.

또한, 일렉트릿용 적층판의 표면 전위 잔존율은, 다음과 같이 하여 측정하였다. 우선, 마이너스의 코로나 방전으로써 온도 25℃에서 일렉트릿을 분극 처리하고, 그 직후의 표면 전위를 표면 전위계(Trek사제 “model 344”)로 측정하였다. 계속해서, 270℃에서 10분간 유지한 후, 그 표면 전위를 동일하게 하여 측정하였다. 그리고, 일렉트릿용 적층판을 분극 처리한 직후의 표면 전위를 기준(100%)으로 하여, 270℃에서 10분간 유지한 후의 표면 전위를 그 상대값(%)으로서 구하였다. 또, 상기 코로나 방전 처리의 조건은, 인가 전압:-5㎸, 그리드 전압:-200V, 전극-시료간 거리:2㎜, 처리 시간:10초로 하였다.

프레스 가공 시험은, 실시예 B1∼B5 및 비교예 B1∼B5에서 세로 50㎝, 가로 20㎝의 크기로 절단한 일렉트릿용 적층판을, 20톤의 프레스를 이용하여 직경 4.5㎜의 원반 형상으로 펀칭하고, 일렉트릿의 단부에서의 스테인리스강판과 수지 필름의 박리 상태를 관찰하였다.

세정 시험은, 상기 프레스 가공한 일렉트릿을 초음파 세정기(샤프사제“UT-604R”)를 이용하여 아세톤 중에서 5분간 초음파 세정하고, 일렉트릿의 단부에서의 스테인리스강판과 수지 필름의 사이로 아세톤이 침입하는 상태를 관찰하였다.

이상의 결과를 표 2에 나타낸다. 표 2에서, 프레스 가공 시험과 세정 시험의 결과는, 양 시험 후의 일렉트릿을 관찰하여, 수지 필름의 박리가 없고, 아세톤의 침입이 없는 것을 우량, 수지 필름의 박리는 없지만, 아세톤의 침입이 약간 보이는 것을 양호, 수지 필름의 박리가 발생하고, 아세톤의 침입이 있는 것을 불량으로 하여 나타내었다.

또한, 표 3에는, 참고로 실시예 B1∼B5 및 비교예 B1∼B5에서 사용한 수지 필름의 접착면과 비접착면의 표면 거칠기(Ra)를 나타내었다. 상기 접촉각의 크기는, 표면 거칠기에 영향을 받기 때문이다. 표면 거칠기는, 코사카켄큐쇼제의 표면조도계 “SE-3500”을 이용하여 측정하였다.

(표 2)

(표 3)

표 2로부터 명백히 알 수 있듯이, 실시예 B1∼B5는, 표면 전위 잔존율이 모두 20% 이상이 되어, 프레스 가공 시험 및 세정 시험에서도 거의 만족할만한 결과가 되었다. 특히, 화성 처리를 실시한 실시예 B1 및 실시예 B2는, 종래의 FEP를 이용한 비교예 B5와 같은 정도의 필 강도를 나타내었다. 한편, 무(無) 처리 PTFE를 이용한 비교예 B4는 프레스 가공 시험 및 세정 시험에서 PTFE 필름의 박리에 의한 아세톤의 침입이 인정되고, FEP를 이용한 비교예 B5는 표면 전위 잔존율이 0%이 되어, 모두 일렉트릿으로는 부적격이었다.

다음으로, 실시예 B2 및 비교예 B1∼B3의 일렉트릿을 이용하여 내습 시험을 행하였다. 내습 시험은, 일렉트릿용 적층판을 온도 60℃, 습도 80%의 분위기에 배치하여, 경과 시간별 표면 전위 잔존율을 전술과 동일하게 하여 측정하였다. 즉, 마이너스의 코로나 방전으로 온도 25℃에서 시료를 분극 처리하고, 그 직후의 표면 전위를 표면 전위계(Trek사제 “model 344”)로 측정하였다. 계속해서, 일렉트릿용 적층판을 온도 60℃, 습도 80%의 분위기에 배치하여 일정 시간 경과 후에 그 표면 전위를 동일하게 하여 측정하였다. 그리고, 일렉트릿용 적층판을 분극 처리한 직후의 표면 전위를 기준(100%)으로 하여, 일정 시간 경과 후의 표면 전위를 그 상대값(%)으로서 구하였다. 또, 상기 코로나 방전 처리의 조건은 전술과 동일하게 하였다. 그 결과를 도 4에 도시한다.

도 4로부터 명백히 알 수 있듯이, 접착면만을 화성 처리한 실시예 B2는 150분 경과하여도 표면 전위 잔존율은 거의 저하하지 않았다. 한편, 비교예 B1∼B3은 시간 경과에 따라 표면 전위 잔존율이 저하하였다. 특히, 양면을 화성 처리한 비교예 B1은 내습 시험 개시 직후부터 표면 전위 잔존율이 급격히 저하하였다. 이는, PTFE 필름의 양면을 화성 처리함으로써, 일렉트릿용 적층판의 표면이 매우 젖기 쉬워짐으로써, 수분 부착에 의해 전하가 중성화한 것으로 생각된다.

이상과 같이 본 발명은, 고온에서의 전하 유지 성능이 높은 일렉트릿을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일렉트릿을 이용함으로써, 마이크로폰, 이어폰, 헤드폰, 보청기, 초음파 센서, 가속도 센서 등의 각종의 정전형 음향 센서를 제공할 수 있어, 그 공업적 가치는 크다.

Claims (19)

1. 불소 수지를 포함하는 내열성 일렉트릿용 재료로서,

   상기 불소 수지가, 변성폴리테트라플루오로에틸렌인 것을 특징으로 하는 내열성 일렉트릿용 재료.
2. 제1항에 있어서, 상기 변성폴리테트라플루오로에틸렌이, 테트라플루오로에틸렌 99.0∼99.999㏖%와, 퍼플루오로비닐에테르 1.0∼0.001㏖%을 공중합하여 얻어지는 공중합체인 내열성 일렉트릿용 재료.
3. 제1항에 있어서, 상기 내열성 일렉트릿용 재료는, 그 유전율이 2.1 이하, 그 체적 저항율이 1.Ox1O¹⁸Ω㎝ 이상인 내열성 일렉트릿용 재료.
4. 금속 부재의 표면에, 불소 수지를 포함하는 내열성 일렉트릿용 재료를 배치한 내열성 일렉트릿으로서,

   상기 불소 수지가, 변성폴리테트라플루오로에틸렌인 것을 특징으로 하는 내열성 일렉트릿.
5. 제4항에 있어서, 상기 변성폴리테트라플루오로에틸렌이, 테트라플루오로에틸 렌 99.0∼99.999㏖%와, 퍼플루오로비닐에테르 1.O∼0.001㏖%을 공중합하여 얻어지는 공중합체인 내열성 일렉트릿.
6. 제4항에 있어서, 상기 내열성 일렉트릿용 재료는, 그 유전율이 2.1 이하, 그 체적 저항율이 1.0×10¹⁸Ω㎝ 이상인 내열성 일렉트릿.
7. 제4항에 있어서, 상기 금속 부재가, 황동, 알루미늄, 스테인리스강, 구리, 티탄, 양은, 인청동, 이들의 합금, 이들이 도금된 금속 및 이들이 증착된 금속으로부터 선택된 적어도 1개로 형성되어 있는 내열성 일렉트릿.
8. 제4항에 있어서, 상기 금속 부재가 금속판인 내열성 일렉트릿.
9. 금속 부재의 표면에 수지 필름을 접착한 내열성 일렉트릿으로서,

   상기 수지 필름이, 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하고,

   상기 수지 필름의 한 면의 물방울 접촉각이 110°이하이고,

   상기 수지 필름의 한 면과 상기 금속 부재가 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 내열성 일렉트릿.
10. 제9항에 있어서, 상기 금속 부재와 상기 수지 필름과의 180°필 강도가, 0.5N/cm 이상인 내열성 일렉트릿.
11. 제9항에 있어서, 상기 수지 필름은, 그 유전율이 2.1 이하, 그 체적 저항율이 1.0×10¹⁸Ω㎝ 이상인 내열성 일렉트릿.
12. 제9항에 있어서, 상기 금속 부재가 금속판인 내열성 일렉트릿.
13. 제9항에 있어서, 상기 금속 부재가, 황동, 알루미늄, 스테인리스강, 구리, 티탄, 양은, 인청동, 이들의 합금, 이들이 도금된 금속 및 이들이 증착된 금속으로부터 선택된 적어도 1개로 형성되어 있는 내열성 일렉트릿.
14. 금속 부재의 표면에 수지 필름을 접착한 내열성 일렉트릿으로서,

    상기 수지 필름이, 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하고,

    상기 금속 부재 측의 상기 수지 필름의 한 면만이 접착 용이 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 내열성 일렉트릿.
15. 제14항에 있어서, 상기 접착 용이 처리가 화성 처리, 코로나 처리, 플라즈마 처리 및 스퍼터링 처리로부터 선택된 적어도 1개의 처리인 내열성 일렉트릿.
16. 제14항에 있어서, 상기 금속 부재와 상기 수지 필름과의 180°필 강도가, 0.5N/cm 이상인 내열성 일렉트릿.
17. 제14항에 있어서, 상기 수지 필름은, 그 유전율이 2.1 이하, 그 체적 저항율이 1.0×10¹⁸Ω㎝ 이상인 내열성 일렉트릿.
18. 제14항에 있어서, 상기 금속 부재가 금속판인 내열성 일렉트릿.
19. 제14항에 있어서, 상기 금속 부재가, 황동, 알루미늄, 스테인리스강, 구리, 티탄, 양은, 인청동, 이들의 합금, 이들이 도금된 금속 및 이들이 증착된 금속으로부터 선택된 적어도 1개로 형성되어 있는 내열성 일렉트릿.

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