JPH0748451B2 - エレクトレット用積層板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はイヤホン，ヘッドホンあるいはマイクロホン等
に利用されるエレクトレットの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来よりイヤホン，ヘッドホンあるいはマイクロホン等
に用いられるエレクトレット用素材としてはエレクトレ
ットを構成し得る熱可塑性樹脂フィルム例えば四フッ化
エチレン樹脂あるいは四フッ化エチレン−六フッ化プロ
ピレン共重合体フィルム上にアルミニウム等の金属を蒸
着する方法によって得られる積層板が安価であり膜エレ
クトレットと称され汎用的に利用されている。

一方、バックエレクトレットと称し金属シートにエレク
トレットを構成しうる前記四フッ化エチレン樹脂、四フ
ッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体等のフッ素
系樹脂あるいはポリカーボネート，ポリプロピレン等を
コーティングし、これら樹脂をエレクトレット化する方
法（特公昭51−21335号公報、特公昭52−8694号公報
等）、金属シートにエレクトレット化されていない高分
子フィルムを対接し焼付け、さらにエレクトレット化す
る方法（特公昭51−21334号公報）さらに金属シートに
前記のようなフッ素系樹脂を印刷、塗布又はスプレーな
どによって均一に薄膜状に付着させ乾燥焼付けし、エレ
クトレット化する方法（特開昭59−101998号公報）等が
提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

近年のオーディオブームの中で音質、感度等の面におけ
る有利性から膜エレクトレットよりもバックエレクトレ
ットが利用されるウエイトが高まりつつある。

しかしながら上記提案されているバックエレクトレット
の製造方法のうち特公昭51−21335号公報、特公昭52−8
694号公報に記載の方法は樹脂をコーティングする方法
であるから膜厚の均一性、平滑性に欠けるとともにピン
ホール等の膜欠陥が存在するためエレクトレット化した
後の帯電劣化が大きいという問題を有している。また特
公昭51−21334号公報はフィルムを用いる方法であるけ
れども単なる焼付けでは金属シートへの接着性が劣り、
使用環境下において剥離を生ずる等の信頼性の面で問題
があり、さらにフィルムの厚さをコントロールすること
も不可能である。特開昭59−101998号公報に記載の方法
は樹脂液の印刷等によるため前記特公昭51−21335号公
報、特公昭52−8694号公報の方法と同様に膜厚の均一
性、平滑性に劣るとともにピンホール等の膜欠陥が存在
し、エレクトレット化した後の帯電劣化が大きいという
問題を有している。以上のような従来方法では音質の追
求という観点から問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる事情に鑑み、本発明者らは上記問題点を解決すべ
く鋭意検討した結果、圧着ロールを用い金属シート側か
らのみ加熱しつつ、エレクトレットを構成しうる熱可塑
性樹脂フィルムを間接的に加熱し且つ瞬時に金属シート
に圧着することにより、フィルムの厚み減少率がほとん
どゼロに近く、均一性に富み、表面の平滑性に極めて優
れたエレクトレット用積層板を製造する方法を完成する
に至った。

すなわち、本発明は加熱ロールおよび加熱源を有さない
ロールの一対からなる圧着ロールのうち、加熱ロール側
に金属シートを供給し、一方加熱源を有さないロール側
にエレクトレットを構成しうる熱可塑性樹脂フィルムを
供給しつつ、該ロール間に金属シートおよび熱可塑性樹
脂フィルムを挿入し、金属シートおよび熱可塑性樹脂フ
ィルムとロール間の接触時間を１〜10秒、接触帯幅を１
〜20mmに制御し、両者を熱圧着させることにより得られ
る積層板を帯電させることを特徴とするエレクトレット
の製造方法を提供するものである。

以下、本発明を更に詳細に説明する。

本発明方法の実施にあたって用いる金属シートはアルミ
ニウム、ステンレス鋼、銅、チタンおよびその合金の板
がいずれも適用できる。

一方熱可塑性樹脂フィルムとしてはエレクトレットを良
好に構成し得るものであれば特に限定されるものではな
いが例えば四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重
合体（FEP）、四フッ化エチレン−パーフロロアルコキ
シエチレン共重合体（PFA）、四フッ化エチレン−エチ
レン共重合体（ETEF）、四フッ化エチレン重合体（PTF
E）等のフッ素系樹脂フィルム、ポリプロピレン、ポリ
カーボネート等のフィルムがいずれも適用できる。

金属シートは使用にあたってはまず油脂等の付着のない
ものを用い、さらには熱可塑性樹脂フィルムとの接着性
を良くするために下地処理を行なう。下地処理は樹脂フ
ィルムの厚さの均一性、表面の平滑性を達成するには金
属素地の面粗度を大きくすることのない処理、例えば陽
極酸化、化成処理による皮膜の形成あるいはカップリン
グ剤の利用その他接着性を改善する方法であるならば特
に限定されるものではない。

熱可塑性樹脂フィルムと金属シートの熱融着にあたって
は、加熱ロール例えば金属ロール内部に加熱源を有する
誘導発熱ロールと加熱源を有さないロール例えば耐熱シ
リコンあるいはフッ素ゴムに代表される耐熱ゴム製ロー
ルの一対からなる圧着ロールを用いる。該圧着ロールは
ロール間に付加する圧力を適宜変化させることによりロ
ール間と金属シートおよび熱可塑性樹脂フィルムの接触
帯幅を制御することができる構造である。加熱ロール側
に金属シートを供給し、一方加熱源を有さないロール側
に熱可塑性樹脂フィルムを供給する。引き続いてロール
間に金属シートと熱可塑性樹脂フィルムを挿入する。こ
の時、熱可塑性樹脂フィルムは加熱ロールから金属シー
トを介して間接的に所定時間、所定幅のみ加熱される。
ロール間と金属シートおよび熱可塑性樹脂フィルムの接
触時間は１〜10秒、好ましくは１〜３秒であり、接触帯
幅すなわち金属シート等はロールへ送り込む方向におけ
る接触帯幅は１〜20mm、好ましくは５〜15mmの範囲であ
る。接触時間が10秒を越えたり、あるいは接触帯幅が20
mmを越えた場合は熱可塑性樹脂フィルムの厚さ方向に対
して全層が溶融するため成形されたエレクトレット用積
層板のフィルムの厚さの減少が大きく、また表面の平滑
性にも欠けるとともに、フィルムによって物性変化をき
たすこともある。また接触時間が１秒未満であったり、
あるいは接触帯幅が1mm未満の場合は熱融着が十分に行
なわれないため、接着力が不十分である。

本発明方法は熱可塑性樹脂フィルムの全体を溶融させる
ことなく、実質的に金属シートとの接触界面層のみ融着
すること、より具体的には熱可塑性樹脂フィルムの溶融
が金属シートとの接触界面よりフィルムの厚み方向に対
してフィルム元厚の多くとも50％以内の溶融にとどめる
ようにして熱融着することにより、供給される熱可塑性
樹脂フィルムの厚みがラミネート後もほとんど減少する
ことなく、且つ積層板全体にわたってフィルムの厚みが
均一で表面の平滑性に富み、さらに接着性に優れたエレ
クトレット用積層板が得られる。

ここでいう表面の平滑性とは、熱可塑性樹脂フィルム層
が単に平滑であるのみならず、エアー等の巻き込みも皆
無であるという２つの面を指す。加熱ロールの表面温度
は、用いる熱可塑性樹脂フィルムの種類によって適宜選
択すればよく、その温度としては熱可塑性樹脂フィルム
の融点より−20℃〜＋80℃の条件範囲に保持される。該
加熱温度が上記温度範囲をはずれると熱融着が十分に行
なわれないため、接着性が不十分であり、さらに表面仕
上がり性が悪くなる。

本発明方法により得られたエレクトレット用積層板は所
定の大きさに切断され、次にコロナ放電等により分極帯
電（エレクトレット）された後、エージング処理が行な
われ、イヤホン、ヘッドホンあるいはマイクロホン等に
利用される。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように本発明は金属シートとフィルム間
に優れた接着力が生ずるとともに、フィルム層の均一
性、平滑性にも極めて優れ、さらに供給されるフィルム
の厚み減少率をほとんどゼロ近くにコントロールするこ
とが可能となり、優れた特性を備えたエレクトレットを
得ることができる方法であるから工業的に頗る価値があ
る。

〔実施例〕

次に比較例を対照しながら本発明の実施例により本発明
方法を更に詳細に説明するが、本発明方法はこれらの実
施例によって限定されるものではない。

実施例１ 金属シートとして板厚0.5mmのアルミニウム板（5052−H
34材）を用い、該板を下地処理としてトリクロロエチレ
ンによる脱脂を行なった。引き続き、比抵抗500×10⁴Ω
cmのイオン交換水にトリエタノールアミンを0.5容量％
溶解させpH10に調整した95℃の弱アルカリ性水溶液中に
前記アルミニウム板を５分間浸漬して化成処理した。

熱可塑性樹脂フィルムとして25μｍ厚、融点270℃の四
フッ化エチレン−六フッ化プロピレン（FEP）共重合体
フィルム（以下FEPフィルムと称する）を準備した。圧
着ロールとして誘導発熱方式による金属製加熱ロール
（ロール径250mmφ）を下ロールに、加熱源を有さない
耐熱シリコン製ゴムロール（ロール径250mmφ）を上ロ
ールに配設したものを用いた。加熱ロールの表面温度を
350℃に設定した後、アルミニウム板を下ロールの加熱
ロール側に供給し、一方、FEPフィルムを上ロールのゴ
ムロール側に供給した。引き続いてロール間にアルミニ
ウム板とFEPフィルムを同時に挿入し、アルミニウム板
およびFEPフィルムとロール間の接触帯幅を5mmに設定す
るとともに接触時間を２秒間とし、ロール間を通過させ
熱圧着した。得られたエレクトレット用積層板シートを
自然放冷させた後、FEPフィルム層の厚みを膜厚計によ
り測定したところ、24.5μｍであり、使用したFEPフィ
ルムの元厚をほとんど維持していた。このFEPフィルム
厚は得られたエレクトレット用積層板シートの全面にわ
たって均一に分布しており、エアーの巻き込みもなく平
滑美麗な面が得られた。

また該面の表面粗さはRa＝0.20であった。

次にアルミニウム板とFEPフィルムの接着力をASTM D−9
03−49に準拠して測定したところフィルム自体が1200g/
インチ幅の荷重で破断し、アルミニウム板とFEPフィル
ム間に十分な接着力があることを確認した。

同様に得られたエレクトレット用積層板シートを50mm×
50mmの大きさに切断し、コロナ放電により分極帯電させ
た後、150℃の温度において１時間のエージング処理を
行なった。引き続いてエレクトレット化した積層板を60
℃、相対湿度95％の環境下に1000時間暴露させた後、残
存電位の測定を行なったが、電荷の減衰はほとんど見ら
れなかった。

実施例２ 金属シートとして板厚0.5mmの黄銅板（c2680−Ｐ−Ｈ）
をアルカリ水溶液にて脱脂した後、50℃のクロム酸溶液
中に１分間浸漬し化成処理を行なった。

熱可塑性樹脂フィルムとして50μｍ厚、融点310℃の四
フッ化エチレン−パーフロロアルコキシエチレン（PF
A）共重合体フィルム（以下PFAフィルムと称する）を準
備した。

加熱ロールの表面温度を380℃に設定する以外は実施例
１と同様の方法、条件にて黄銅板とPFAフィルムを熱圧
着した。得られたエレクトレット用積層板シートを自然
放冷させた後、実施例１と同様にPFAフィルム層の厚み
を測定したところ49μｍであり、使用したフィルムの元
厚をほとんど維持していた。このフィルム厚は得られた
エレクトレット用積層板シートの全面にわたって均一に
分布しており、エアーの巻き込みもなく平滑美麗な面が
得られた。また該面の表面粗さはRa＝0.15であった。次
に黄銅板とPFAフィルム間の接着力を実施例１と同様の
方法で測定したところ4200g/インチ幅の荷重でフィルム
自体が破断し黄銅板とPFAフィルム間に十分な接着力が
あることを確認した。

引き続いてエレクトレット用積層板シートを実施例１と
同様の大きさに切断し、分極帯電させた後、エージング
処理を行なった。エレクトレット化した積層板を実施例
１と同様に暴露した後残存電位の測定をしたが、電荷の
減衰はほとんど見られなかった。

実施例３ 金属シートとして板厚0.3mmのチタン板（JIS2種）をト
リクロロエチレンにて脱脂し乾燥させた後、該板表面を
アミノシラン系カップリング剤にて処理し、100℃にて
乾燥させた。

熱可塑性樹脂フィルムとして12.5μｍ厚、融点270℃のF
EPフィルムを準備した。

それぞれ準備したチタン板およびFEPフィルムを実施例
１で用いた圧着ロールのロール間に接触帯幅5mm、接触
時間1.5秒、加熱ロールの表面温度330℃の条件で通過さ
せ熱圧着した。得られたエレクトレット用積層板シート
を自然放冷させた後、実施例１と同様にFEPフィルム層
の厚みを測定したところ12.0μｍであり、使用したフィ
ルムの元厚をほとんど維持していた。このフィルム厚は
得られたエレクトレット用積層板シートの全面にわたっ
て均一に分布しており、エアーの巻き込みもなく平滑美
麗な面が得られた。また該面の表面粗さはRa＝0.2であ
った。次にチタン板とFEPフィルム間の接着力を実施例
１と同様の方法で測定したところ700g/インチ幅の荷重
でフィルム自体が破断し、チタン板とFEPフィルム間に
十分な接着力があることを確認した。

引き続いてエレクトレット用積層板シートを実施例１と
同様の大きさに切断し、分極帯電させた後、エージング
処理を行なった。エレクトレット化した積層板を実施例
１と同様に暴露した後、残存電位の測定をしたが電荷の
減衰はほとんど見られなかった。

比較例１ 実施例１で用いたアルミニウム板に四フッ化エチレン−
六フッ化プロピレン（FEP）共重合体分散液を25μｍ厚
目標に吹きつけ塗装し、370℃で20分の焼付け処理を行
なった。形成された膜の厚さを実施例１と同様に測定し
たところ、膜厚の中心値は25μｍであったが、バラツキ
の範囲Ｒが５μｍと大きく、コーティング特有の膜表面
の微細なうねりが見られ表面の平滑性に欠けるものであ
った。また該面の表面粗さはRa＝1.9であった。さらに
アルミニウム板と膜間の接着力を実施例１と同様の方法
で測定したところ1000g/インチ幅であり比較的剥離現象
は少なかった。

次いで積層板を実施例１と同様の大きさに切断し、分極
帯電させた後、エージング処理を行ない、さらに実施例
１と同様の条件下にて暴露させ残存電位を測定したが、
電位は初期の70％まで低下しており、電荷の減衰が見ら
れた。

比較例２ 金属シートとして板厚0.5mmの黄銅板（C2680−Ｐ−Ｈ）
をアルカリ溶液にて脱脂したものを準備し、熱可塑性樹
脂フィルムとして25μｍ厚、融点270℃のFEPフィルムを
準備した。黄銅板上にFEPフィルムを対接し、350℃の温
度で焼付け処理を行なった。得られた積層板シートを自
然放冷させた後、実施例１と同様にFEPフィルム層の厚
みを測定したところ18μｍであり、使用したフィルムの
元厚の72％まで減少していた。しかもフィルム層が全面
溶融しているため比較例１のコーティング層と同様に表
面の微細なうねりが見られ表面の平滑性にも欠けるもの
であった。また該面の表面粗さはRa＝1.5であった。さ
らに黄銅板とFEPフィルム間の接着力を実施例１と同様
の方法で測定したところ800g/インチ幅の荷重でフィル
ムが剥離した。

次いで積層板シートを実施例１と同様の大きさに切断
し、分極帯電させた後、エージング処理を行ない、さら
に実施例１と同様の条件下にて暴露させ残存電位の測定
をしたが、電位は初期の80％まで低下しており、電荷の
減衰が見られた。

比較例３ 実施例３に用いたチタン板およびFEPフィルムを重ね合
わせホットプレスにて350℃の温度で10分間加圧成形を
行なった。得られた積層板シートを自然放冷させた後、
実施例１と同様にFEPフィルム層の厚みを測定したとこ
ろ８μｍであり、使用したフィルムの元厚の64％まで減
少していた。しかもフィルム表面はエアーの巻き込みも
多く、表面の平滑性に欠けるものであった。また該面の
表面粗さはRa＝2.0であった。さらにチタン板とFEPフィ
ルム間の接着力を実施例１と同様の方法で測定したとこ
ろ600g/インチ幅であり、比較的剥離現象は少なかった
が場所による変動が見られた。

次いで積層板シートを実施例１と同様の大きさに切断
し、分極帯電させた後、エージング処理を行ない、さら
に実施例１と同様の条件下にて暴露させ残存電位を測定
したが、電位は初期の65％まで低下しており、電荷の減
衰が見られた。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱ロールおよび加熱源を有さないロール
   の一対からなる圧着ロールのうち、加熱ロール側に金属
   シートを供給し、一方加熱源を有さないロール側にエレ
   クトレットを構成しうる熱可塑性樹脂フィルムを供給し
   つつ、該ロール間に金属シートおよび熱可塑性樹脂フィ
   ルムを挿入し、金属シートおよび熱可塑性樹脂フィルム
   とロール間の接触時間を１〜10秒、接触帯幅を１〜20mm
   に制御し、両者を熱圧着させることにより得られる積層
   板を帯電させることを特徴とするエレクトレットの製造
   方法。
2. 【請求項２】金属シートがアルミニウム，ステンレス
   鋼，銅，チタンおよびそれらの合金から選ばれた板であ
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. 【請求項３】熱可塑性樹脂フィルムが四フッ化エチレン
   −六フッ化プロピレン共重合体，四フッ化エチレン−パ
   ーフロロアルコキシエチレン共重合体，四フッ化エチレ
   ン−エチレン共重合体，四フッ化エチレン重合体，ポリ
   プロピレンおよびポリカーボネートから選ばれたフィル
   ムである特許請求の範囲第１項または第２項記載の方
   法。
4. 【請求項４】加熱ロールの表面温度が熱可塑性樹脂フィ
   ルムの融点より−20℃〜＋80℃の範囲である特許請求の
   範囲第１〜３項いずれかに記載の方法。