JPS6048119B2 - 高分子圧電フィルムの製造方法 - Google Patents
高分子圧電フィルムの製造方法Info
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- JPS6048119B2 JPS6048119B2 JP55158601A JP15860180A JPS6048119B2 JP S6048119 B2 JPS6048119 B2 JP S6048119B2 JP 55158601 A JP55158601 A JP 55158601A JP 15860180 A JP15860180 A JP 15860180A JP S6048119 B2 JPS6048119 B2 JP S6048119B2
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- piezoelectric film
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- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/09—Forming piezoelectric or electrostrictive materials
- H10N30/098—Forming organic materials
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はポリフッ化ビニリデン（ＰＶＦ２）フィルム等
の高圧電性を示す高分子圧電フィルムの製造方法に関し
、欠陥部がなく高圧電率の高分子圧電フィルムを大量に
分極できる製造方法を提供するものである。
の高圧電性を示す高分子圧電フィルムの製造方法に関し
、欠陥部がなく高圧電率の高分子圧電フィルムを大量に
分極できる製造方法を提供するものである。
高分子圧電フィルムは、オーディオ用マイクロホン、超
音波送受信素子、焦電素子等に利用されている。
音波送受信素子、焦電素子等に利用されている。
これらに用いられる高分子圧電フィルムの大きさは、せ
いぜい数α角の大きさであり、この程度の大きさのフィ
ルムは従来から用いられている分極法でも欠陥が生じな
いように製造できるが、圧電型キーボードスイッチ等に
用いる高分子圧電フィルムのように、２０Ｃ７７Ｚ×３
０ｃｍ等の大きさを、、ｎ＝！よフー内−’、７ｒｒ
−７ ｌＩＩＪ′す、会らｊハ本Ｊ石 一戸分極する場
合、全面に１ケ所の欠陥もなく分極することは困難であ
つた。高分子圧電フィルムの分極法については従来より
数多くの方法が提案されている。例えば、一軸延伸され
たＰＶＦ２フィルムの両面に電極を蒸着法により形成し
、その両電極間に高電圧を印加する方法、また、蒸着電
極のかわりに金属板２枚で高分子圧電フィルムをサンド
イッチにして高電圧を印加する方法、また電子線、コロ
ナ放電て分極する方法などが提案されている。蒸着電極
を用いる方法はセルフヒーリングができ、比較的広い面
積を全面電極で覆う用途には向いているが、電極を分極
前に形成しなければならない点、複雑な電極構成、連続
処理ができない、ピンホールなどの欠陥のない電圧電率
のものが得られないなどの欠点がある。
いぜい数α角の大きさであり、この程度の大きさのフィ
ルムは従来から用いられている分極法でも欠陥が生じな
いように製造できるが、圧電型キーボードスイッチ等に
用いる高分子圧電フィルムのように、２０Ｃ７７Ｚ×３
０ｃｍ等の大きさを、、ｎ＝！よフー内−’、７ｒｒ
−７ ｌＩＩＪ′す、会らｊハ本Ｊ石 一戸分極する場
合、全面に１ケ所の欠陥もなく分極することは困難であ
つた。高分子圧電フィルムの分極法については従来より
数多くの方法が提案されている。例えば、一軸延伸され
たＰＶＦ２フィルムの両面に電極を蒸着法により形成し
、その両電極間に高電圧を印加する方法、また、蒸着電
極のかわりに金属板２枚で高分子圧電フィルムをサンド
イッチにして高電圧を印加する方法、また電子線、コロ
ナ放電て分極する方法などが提案されている。蒸着電極
を用いる方法はセルフヒーリングができ、比較的広い面
積を全面電極で覆う用途には向いているが、電極を分極
前に形成しなければならない点、複雑な電極構成、連続
処理ができない、ピンホールなどの欠陥のない電圧電率
のものが得られないなどの欠点がある。
第２の金属板によるサンドイッチ法は、フィルムに１ケ
所でも欠陥があると、そこが放電で破れて全面積が分極
できなくなるとともに、金属板を完全に平行に保たない
Ｊと電界強度にむらができ、圧電定数が均一なものが得
られず、また連続分極も困難である。電子線を用いる方
法は現在エレクトレット製造に用いられているが、真空
系を必要とするため大面積の連続分極は実用上難しい。
所でも欠陥があると、そこが放電で破れて全面積が分極
できなくなるとともに、金属板を完全に平行に保たない
Ｊと電界強度にむらができ、圧電定数が均一なものが得
られず、また連続分極も困難である。電子線を用いる方
法は現在エレクトレット製造に用いられているが、真空
系を必要とするため大面積の連続分極は実用上難しい。
コロナ放電を用いる方法も、現在エレクトレツトの製造
に利用されている。
に利用されている。
この方法は、高電圧が印加されるタングステン細線とア
ースされた金属覆とから成るコロナハウス間でコロナ放
電を生じさせ、発生した電荷を、高電圧で反発させ、コ
ロナハウス開口部に対向した位置にあるアースされた金
属平板に向つて雨の如く降らせるものであり、このアー
スされた金属平板上に密着されたフィルム上に上記電荷
が乗り分極されるものである。この方法も発生した電荷
だけでは分極が不充分で圧電率が低く、また連続分極も
困難である。本発明は上記従来の欠点を除去するもので
あり、以下に本発明の一実施例について、図面とともに
説明する。第１図において、１，２，３は高分子フィル
ムであり、この３枚の内の少なくとも１枚はＰＶＦ２フ
ィルム等の高分子圧電フィルムであり、他は、絶縁性、
無ピンホールなどの性質を有する。四フッ化エチレン、
ポリエチレンテレフタレート、ポリイミドなどの高分子
フィルムであり、これらのフィルム１，２，３が重ねら
れて送給される。４，５，６，７はフィルムの送り機構
８及び９は高電圧発生装置であり、各々異符号の電圧を
発生する。
ースされた金属覆とから成るコロナハウス間でコロナ放
電を生じさせ、発生した電荷を、高電圧で反発させ、コ
ロナハウス開口部に対向した位置にあるアースされた金
属平板に向つて雨の如く降らせるものであり、このアー
スされた金属平板上に密着されたフィルム上に上記電荷
が乗り分極されるものである。この方法も発生した電荷
だけでは分極が不充分で圧電率が低く、また連続分極も
困難である。本発明は上記従来の欠点を除去するもので
あり、以下に本発明の一実施例について、図面とともに
説明する。第１図において、１，２，３は高分子フィル
ムであり、この３枚の内の少なくとも１枚はＰＶＦ２フ
ィルム等の高分子圧電フィルムであり、他は、絶縁性、
無ピンホールなどの性質を有する。四フッ化エチレン、
ポリエチレンテレフタレート、ポリイミドなどの高分子
フィルムであり、これらのフィルム１，２，３が重ねら
れて送給される。４，５，６，７はフィルムの送り機構
８及び９は高電圧発生装置であり、各々異符号の電圧を
発生する。
１０〜１７は保護抵抗、１８〜２５は高電圧印加装置、
２６〜２９は恒温槽３４からの加熱空気の漏れを防止す
るための絶縁性の断熱材である。
２６〜２９は恒温槽３４からの加熱空気の漏れを防止す
るための絶縁性の断熱材である。
３０は熱電対、３１はヒーター、３２は空気攪拌用のフ
ァンを回転させるモータ、３３は温度コントローラであ
る。
ァンを回転させるモータ、３３は温度コントローラであ
る。
３５〜４１はフィルム巻取り機構てある。
上記高電圧印加装置１８〜２５は第１図に示すように、
恒温槽３４の内外に設け、分極を均一に．行う。
恒温槽３４の内外に設け、分極を均一に．行う。
分極時間を一定に保つため、フィルム送り速度により、
恒温槽３４の大きさを変え、高電圧印加装置の数も増減
させることができる。フィルム１，２，３の送給に伴つ
て高分子圧電フィルムは室温にある時から分極され、高
温の恒温槽３４内、冷却部まで終始分極されている。こ
の方法により安定で均一な、高圧電率の分極ができる。
印加する電圧は、例えば、第１図においてフィルムの上
側の高電圧印加装置８にプラス電圧を印加した時、フィ
ルムの下側の高電圧印加装置９にはマ・イナスの高電圧
が印加される。なお上記高分子圧電フィルム（ＰＶＦ２
フィルム）は一軸延伸されたものを用いる。この時、フ
ィルムの送り速度、巻取り速度はほぼ同一である。ＰＶ
Ｆ２フィルムを未延伸フィルムを用いた場合、巻取り速
度を送り速度の２〜５倍に設定すれば、延伸と同時に分
極もできるものである。第２図は上記高電圧印加装置１
８〜２５の詳細図である。
恒温槽３４の大きさを変え、高電圧印加装置の数も増減
させることができる。フィルム１，２，３の送給に伴つ
て高分子圧電フィルムは室温にある時から分極され、高
温の恒温槽３４内、冷却部まで終始分極されている。こ
の方法により安定で均一な、高圧電率の分極ができる。
印加する電圧は、例えば、第１図においてフィルムの上
側の高電圧印加装置８にプラス電圧を印加した時、フィ
ルムの下側の高電圧印加装置９にはマ・イナスの高電圧
が印加される。なお上記高分子圧電フィルム（ＰＶＦ２
フィルム）は一軸延伸されたものを用いる。この時、フ
ィルムの送り速度、巻取り速度はほぼ同一である。ＰＶ
Ｆ２フィルムを未延伸フィルムを用いた場合、巻取り速
度を送り速度の２〜５倍に設定すれば、延伸と同時に分
極もできるものである。第２図は上記高電圧印加装置１
８〜２５の詳細図である。
第２図において、４２，４３は絶縁体であり、この絶縁
体４２，４３によりタングステン線４４，４５および断
面コ字状の金属板４６が支持されている。この金属板４
６は、直接高電圧発生装置８，９には接続されておらず
、電気的にノは絶縁されているが、タングステン線４４
，４５に高電圧が印加されると、電荷を発生し、その一
部が金属板４６にトラップされ、金属板４６の電位は上
昇し、タングステン線４４，４５の印加電圧と同程度に
なる。この電位により逆に、新たな・電荷は反発され、
断面コ字状の金属板４６の開口部に集中する。この方向
には、高分子圧電フィルムがあり、更には、反対符号の
高電圧が印加された、高電圧印加装置が対向している。
これら一対の高電圧印加装置から放出された電荷は、各
々逆”符号であるから、お互いに吸引し、高分子フィル
ム上に固定される。この電荷と一対の高電圧印加装置間
の電界とによりフィルム中の双極子が移動し分極できる
ものてある。４７，４８はタングステン線４４，４５を
取りつけるための部品、４９，５０はタングステン線に
張力を与えるバネである。
体４２，４３によりタングステン線４４，４５および断
面コ字状の金属板４６が支持されている。この金属板４
６は、直接高電圧発生装置８，９には接続されておらず
、電気的にノは絶縁されているが、タングステン線４４
，４５に高電圧が印加されると、電荷を発生し、その一
部が金属板４６にトラップされ、金属板４６の電位は上
昇し、タングステン線４４，４５の印加電圧と同程度に
なる。この電位により逆に、新たな・電荷は反発され、
断面コ字状の金属板４６の開口部に集中する。この方向
には、高分子圧電フィルムがあり、更には、反対符号の
高電圧が印加された、高電圧印加装置が対向している。
これら一対の高電圧印加装置から放出された電荷は、各
々逆”符号であるから、お互いに吸引し、高分子フィル
ム上に固定される。この電荷と一対の高電圧印加装置間
の電界とによりフィルム中の双極子が移動し分極できる
ものてある。４７，４８はタングステン線４４，４５を
取りつけるための部品、４９，５０はタングステン線に
張力を与えるバネである。
第３図は第２図中央部断面図である。上述のような連続
分極装置で、一枚の高分子圧電フィルムを分極すること
ができるが、高分子圧電フィルムにピンホール、異物、
薄い部分があると、耐電圧が下り、分極が十分にできな
くなる。本発明では高分子フィルムを２枚、３枚と重ね
るものであり、重ね合わされた同じ位置に、フィルム中
の欠陥が重なる確率は極めて低くなる。またＰＶＦ２の
ような圧電性高分子フィルム以外に、絶縁性の高いフィ
ルム、例えばフィルムコンデンサに用いるような高分子
フィルムを同時に用いることにより、フィルムを貫通す
る放電などが発生し難く、実質的に高分子圧電フィルム
に印加することができる電圧は高くなるものであり、そ
の結果、分極の効率が高く、高圧電率を達成することが
できる。同じ種類の高分子圧電フィルム、例えば、ＰＶ
Ｆ２フィルムを複数枚重ねて分極する場合、１枚で分極
する場合に放電破壊を起さない最大印加電圧を■１とす
ると、２枚分極の場合の印加電圧を■２＝２Ｖ１とする
と、このうち１枚に欠陥があつたとすると、その部分で
他の１枚にかかる電圧は２Ｖ１となる。３枚分極の場合
はＶ３＝３Ｖ１、１枚に欠陥があつたとすると他の２枚
のそれぞれにかかる電圧は３１２Ｖ１となる。
分極装置で、一枚の高分子圧電フィルムを分極すること
ができるが、高分子圧電フィルムにピンホール、異物、
薄い部分があると、耐電圧が下り、分極が十分にできな
くなる。本発明では高分子フィルムを２枚、３枚と重ね
るものであり、重ね合わされた同じ位置に、フィルム中
の欠陥が重なる確率は極めて低くなる。またＰＶＦ２の
ような圧電性高分子フィルム以外に、絶縁性の高いフィ
ルム、例えばフィルムコンデンサに用いるような高分子
フィルムを同時に用いることにより、フィルムを貫通す
る放電などが発生し難く、実質的に高分子圧電フィルム
に印加することができる電圧は高くなるものであり、そ
の結果、分極の効率が高く、高圧電率を達成することが
できる。同じ種類の高分子圧電フィルム、例えば、ＰＶ
Ｆ２フィルムを複数枚重ねて分極する場合、１枚で分極
する場合に放電破壊を起さない最大印加電圧を■１とす
ると、２枚分極の場合の印加電圧を■２＝２Ｖ１とする
と、このうち１枚に欠陥があつたとすると、その部分で
他の１枚にかかる電圧は２Ｖ１となる。３枚分極の場合
はＶ３＝３Ｖ１、１枚に欠陥があつたとすると他の２枚
のそれぞれにかかる電圧は３１２Ｖ１となる。
同じようにｎ枚分極の楊合Ｖｎ＝Ｎｖｌと１枚に欠陥が
あつた時他の（ｎ−１）枚の１枚づつにかかる電圧はｎ
／（ｎ−１）Ｖ１となる。このように枚数を重ねること
により、１枚当りの印加電圧はＶ１に近づく、ここでＶ
１は、フィルムに放電破壊を起さない印加電圧としたが
、フィルム中に前述したような欠陥がなければ、実際の
破壊電圧は更に高い電圧に耐え得る。また、フィルム中
の欠陥は完全に穴があいている場合は少なく、ある程度
の電圧には耐え得るので、２〜３枚重ねるのみで、十分
高い電圧を各フィルムに印加でき、高い圧電率と均一化
が実現できる。第１図に示す分極装置において、一軸延
伸した１枚のＰＶＦ２フィルムを分極した。
あつた時他の（ｎ−１）枚の１枚づつにかかる電圧はｎ
／（ｎ−１）Ｖ１となる。このように枚数を重ねること
により、１枚当りの印加電圧はＶ１に近づく、ここでＶ
１は、フィルムに放電破壊を起さない印加電圧としたが
、フィルム中に前述したような欠陥がなければ、実際の
破壊電圧は更に高い電圧に耐え得る。また、フィルム中
の欠陥は完全に穴があいている場合は少なく、ある程度
の電圧には耐え得るので、２〜３枚重ねるのみで、十分
高い電圧を各フィルムに印加でき、高い圧電率と均一化
が実現できる。第１図に示す分極装置において、一軸延
伸した１枚のＰＶＦ２フィルムを分極した。
ＰＶＦ２フィルムは厚さ約３０ＰＴ１．、恒温槽の温度
８０℃、各々一対の高電圧印加装置間の間隔を１ｃｍ１
これに加える電圧をプラス・マイナス・各々６．５ＫＶ
とし、分極装置内を約３扮で通過させた時、分極できた
高分子圧電フィルムの圧電率は約２５×１０−１２Ｃ１
Ｎ１であつた。高電圧印加装置に印加する電圧を、各々
７ＫＶに上げると、放電破壊がフィルムの送り方向１０
ｃｍ当り約１ケの割合で発生した。次に本発明の実施例
について詳細に説明する。
８０℃、各々一対の高電圧印加装置間の間隔を１ｃｍ１
これに加える電圧をプラス・マイナス・各々６．５ＫＶ
とし、分極装置内を約３扮で通過させた時、分極できた
高分子圧電フィルムの圧電率は約２５×１０−１２Ｃ１
Ｎ１であつた。高電圧印加装置に印加する電圧を、各々
７ＫＶに上げると、放電破壊がフィルムの送り方向１０
ｃｍ当り約１ケの割合で発生した。次に本発明の実施例
について詳細に説明する。
第１図の分極装置において、一軸延伸した２枚のＰＶＦ
２フィルム間にポリエチレンテレフタレートフィルム１
枚をはさんで連続分極した。ＰＶＦ２フィルム２枚は、
同じ原反から得たもので共に約３０μｍであつた。ポリ
エチレンテレフタレートフィルムは、フィルムコンデン
サ用に用いられるものであり、ピンホール等の欠陥の非
常に少ないもので厚さは約２０μｍであつた。恒温槽３
４の温度は８０゜Ｃ１各々、一対の高電圧印加装置間の
間隔を１ｃ！ｎとした時、これらの高電圧印加装置には
プラス、マイナス各々、１３ＫＶ印加できた。分極装置
内を約３０分で通過させた。分極できた２枚のＰＶＦ２
フィルムは圧電率が約３０×１０−１２Ｃ１Ｎであつた
。本発明は上記のような構成であり、本発明の製造方法
によれば、一枚当り高い電圧を印加することができ、圧
電率は高く、場所による偏差の小さい圧電フィルムを得
ることができる利点を有するものである高分子圧電フィ
ルムを連続で分極でき、同じ分極時間内に従来と比べ重
ねた枚数分だけ生産性が向上する。
２フィルム間にポリエチレンテレフタレートフィルム１
枚をはさんで連続分極した。ＰＶＦ２フィルム２枚は、
同じ原反から得たもので共に約３０μｍであつた。ポリ
エチレンテレフタレートフィルムは、フィルムコンデン
サ用に用いられるものであり、ピンホール等の欠陥の非
常に少ないもので厚さは約２０μｍであつた。恒温槽３
４の温度は８０゜Ｃ１各々、一対の高電圧印加装置間の
間隔を１ｃ！ｎとした時、これらの高電圧印加装置には
プラス、マイナス各々、１３ＫＶ印加できた。分極装置
内を約３０分で通過させた。分極できた２枚のＰＶＦ２
フィルムは圧電率が約３０×１０−１２Ｃ１Ｎであつた
。本発明は上記のような構成であり、本発明の製造方法
によれば、一枚当り高い電圧を印加することができ、圧
電率は高く、場所による偏差の小さい圧電フィルムを得
ることができる利点を有するものである高分子圧電フィ
ルムを連続で分極でき、同じ分極時間内に従来と比べ重
ねた枚数分だけ生産性が向上する。
このため、圧電型キーボードスイッチ等に用いる圧電フ
ィルムのように、大面積で欠陥のない高圧電率が必要な
場合に本発明方法は有効なものである。
ィルムのように、大面積で欠陥のない高圧電率が必要な
場合に本発明方法は有効なものである。
第１図は本発明の製造方法を実施する装置の概略図、第
２図は同装置の高電圧印加装置の下面図、第３図は第２
図のＡ−Ａ″断面図である。 １，２，３・・・・・・高分子フィルム、８，９・・・
・・・高電圧発生装置、１８〜２５・・・・・高電圧印
加装置、３４・・・・・・恒温槽。
２図は同装置の高電圧印加装置の下面図、第３図は第２
図のＡ−Ａ″断面図である。 １，２，３・・・・・・高分子フィルム、８，９・・・
・・・高電圧発生装置、１８〜２５・・・・・高電圧印
加装置、３４・・・・・・恒温槽。
Claims (1)
- １ プラス、マイナスの高電圧が印加された少なくとも
一対の高電圧印加装置間に、少なくとも一枚の高分子圧
電フィルムと、前記高分子圧電フィルムとは材質が異な
る高分子フィルムであつて、少なくとも四フッ化エチレ
ン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミドのうちの
一つから成る高分子フィルムを含む重ねられた複数枚の
高分子フィルムを送給して分極することを特徴とする高
分子圧電フィルムの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55158601A JPS6048119B2 (ja) | 1980-11-10 | 1980-11-10 | 高分子圧電フィルムの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55158601A JPS6048119B2 (ja) | 1980-11-10 | 1980-11-10 | 高分子圧電フィルムの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5783073A JPS5783073A (en) | 1982-05-24 |
| JPS6048119B2 true JPS6048119B2 (ja) | 1985-10-25 |
Family
ID=15675251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55158601A Expired JPS6048119B2 (ja) | 1980-11-10 | 1980-11-10 | 高分子圧電フィルムの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6048119B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6014774B2 (ja) * | 1978-03-31 | 1985-04-16 | 呉羽化学工業株式会社 | 絶縁耐力の優れたポリ弗化ビニリデンフイルム及びその製造方法 |
-
1980
- 1980-11-10 JP JP55158601A patent/JPS6048119B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5783073A (en) | 1982-05-24 |
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