压电层叠体的制作方法_4

文档序号:8435948阅读:来源:国知局
[0093] 在工序(Ic)中,通过在中空粒子的表面的至少一部分(优选为全部)蒸锻导电性 物质,从而能够形成电荷感应性中空粒子。 作为可蒸锻的导电材料,可列举出例如碳、石墨、销、金W及IT0等,可W单独使用一 种,也可W同时使用两种W上。蒸锻方法可采用现有公知的方法。
[0094] 工序(2)和工序(3)与上述工序相同。
[0095]另外,在所述蒸锻法的工序(Ic)中,也可W改变而通过锻敷来使得中空粒子的表 面附着导电性材料。
[0096] <两阶段分散法〉 图3炬)中,均匀地分散有标号a和b所示的岛结构部(粒子3和/或粒子5的含有率 较高的凝集物、优选为粒子3和粒子5的含有率较高的凝集物)的树脂片材1可通过下述 方式进行制造。
[0097]目P,除了在前碳化法和蒸锻法的工序(2)W及后碳化法的工序(2')各自的工序 中,使用"通过混炼电荷感应性中空粒子5或表面处理粒子、不含导电性物质粒子3、W及比 基体树脂2的粘度要高的树脂(W下也称为"凝集体用树脂"。)而得到的凝集体"来取代 "电荷感应性中空粒子5"或"表面处理粒子"之外,均与前碳化法、后碳化法、W及蒸锻法中 的任一种相同,由此能够制造具有海岛结构的树脂片材1。
[0098] 由于使用凝集体用树脂预先制作所述凝集体,因此,即使在对该凝集体与基体树 脂2进行烙融混炼的情况下,也能得到凝集结构不易崩塌,且能维持具有作为目的的岛结 构的状态的树脂片材。
[0099] 从树脂片材1内蓄积足够的电荷、提高压电系数该一点来看,优选为所述树脂片 材1中所含有的岛结构(即,与海结构部位相比,粒子3和/或粒子5的含有率较高的凝集 物)的中空率为30~80体积%,从能够保持岛结构彼此的距离,在岛结构中长期保持两极 化的电荷该一点来看,优选为海结构(即,粒子3和/或粒子5的含有率较低的结构部)的 中空率为0~10体积%。
[0100] 此外,所述岛结构和海结构的体积比例的比优选为岛结构;海结构=30~90 ; 10~70,更优选为50~80 ;20~50。 从所得到的树脂片材的压电系数的初始值及其保持性、W及保持长期的机械强度该一 点来看,优选具有海岛结构的树脂片材1的中空率为10~70体积%,更优选为15~60体 积%。
[0101] 具有海结构、岛结构及海岛结构的树脂片材的中空率可基于片材生成时所使用的 材料混合量通过下述数学式计算得到。 中空率(% )=((体积A-体积B) /体积A)X100 体积A;根据材料重量和材料比重(绝对比重)计算得到的体积 体积B;根据材料重量W及除去中空结构的比重计算得到的体积
[0102] 若具有海岛结构的树脂片材1的中空率小于10体积%,则所得到的树脂片材无法 蓄积足够的电荷,从而有时难W确保所得到的树脂片材1具有足够的压电系数W作为压电 材料。若中空率超过70体积%,则由于岛结构彼此的距离实质上相靠近,因此,形成海岛结 构的效果变弱,即有时有可能无法达到提高压电特性的保持性的目的。
[0103] 岛结构的大小(较大的中空粒子的长径)优选为相对于片材成形物的厚度的 0. 1~1.0倍左右的大小。
[0104] 作为凝集体用树脂,优选为是在混炼、成形时比基体树脂2的粘度要高的树脂,作 为基体树脂2,可W列举出所进行例示的所述树脂等。其中,作为凝集体用树脂,优选使用弹 性模量与基体树脂不同的树脂。 使用弹性模量与基体树脂不同的树脂作为凝集体用树脂来制造得到的树脂片材中,由 于相对于取出电荷时的压缩应变而产生非线性的变形,因此,因微小的应力而导致树脂片 材整体发生变形,从而表现出较高的压电系数。
[0105] 从能够增大压电系数的初始值,并提高保持率该一点来看,凝集体用树脂与基体 树脂的弹性模量的差优选为lOMPaW上。 上述树脂的弹性模量可WJISK7210为基准,基于下述方法来进行测定。 通过公知的方法将作为原材料的树脂成形成3cmX3cmX2mm的片状,利用万能压缩试 验机(美舊亚(Minebea)制造;"TechnographTG-50kN")W5mm/分的试验速度进行测 定,根据测定值生成压缩应力一应变曲线,基于此来进行计算。
[0106] 若同时使用含氣树脂、酷亚胺类树脂作为凝集体用树脂和基体树脂,则从树脂片 材的耐热性和耐候性等观点来看更为优选。
[0107] 作为所述凝集体,可使用在按上述方式制作得到的凝集体的表面进一步形成由凝 集体构成的层后得到的凝集体,该种凝集体的形成方法在本发明中称为阶段分散法"。 从容易形成图3炬)的岛结构a该一点来看,S阶段分散法是优选的。
[010引(包含有由有机高分子所形成的纤维成形得到的不织布或织布的压电性片材的制 造方法) 本发明的压电性片材只要包含由有机高分子所形成的纤维成形而得到的不织布或织 布即可,可W仅是该不织布或织布,也可W是在该不织布或织布的表面层叠现有公知的层 等而得到的层叠体。 不织布或织布可通过下述方法制造,即;利用公知的方法制造纤维,将所得到的纤维聚 集成不织布状或编织成织布状,由此进行成形。
[0109] 由有机高分子形成的纤维可通过电纺丝法、烙融纺丝法、烙融电纺丝法、纺粘法 (烙喷法)、湿式法来制造。其中,利用通过电纺丝法得到的纤维来形成的不织布的纤维直 径较小,中空率较高且具有较高的比表面积,因此,包含有由该种不织布得到的压电性片材 的压电层叠体发挥出较高的压电特性,因此是优选的。
[0110] 由所述有机高分子形成的纤维的平均纤维直径优选为0.05~50ym,更优选为 0. 1~20ym,进一步优选为0. 5ym~5ym。当所述平均纤维直径在所述范围内时,包含该 纤维的压电性片材能够通过增大纤维表面积来形成保持电荷的足够的空间,从而即使在形 成薄膜的情况下也能提高纤维的分布均匀性,因此从上述等方面来看是优选的。
[0111] 在例如利用电纺丝法来进行制造的情况下,通过在进行电纺丝时使湿度下降、减 小喷嘴直径、增大施加电压、或增大电压密度,能够使得所述纤维的平均纤维直径具有变小 的趋势。
[0112] 另外,所述平均纤维直径是下述值,即;对于成为测定对象的纤维(组),随机选择 扫描型电子显微镜(SEM)观察的区域,对该区域进行沈M观察(倍率;10000倍)并随机选 择20根纤维,测定该20根纤维的各纤维的纤维直径(长径),并基于该测定结果来计算得 到的值。
[0113] 所述纤维的纤维直径变动系数优选为在0. 7W下,更优选为0. 01~0. 5。当所述 纤维直径变动系数在所述范围内时,纤维的纤维直径变得均匀,由该种纤维得到的不织布 具有更高的孔隙率,并且能够提高所得到的多孔质树脂片材的电荷保持性,因此,从上述等 方面来看是优选的。 所述纤维直径变动系数可通过W下数学式进行计算。 纤维直径变动系数=标准偏差/平均纤维直径
[0114](电纺丝法) 在使用电纺丝法来制造由有机高分子形成的纤维时,使用例如包含有有机高分子和根 据需要加入的溶剂的纺丝液,通过电纺丝法来制造纤维即可。
[01巧] <纺丝液〉 所述有机高分子在纺丝液中的含量取决于该有机高分子的种类等,但在纺丝液中,所 述有机高分子的含量例如为5~100重量%、优选为5~80重量%、更优选为10~70重 量%。
[0116]作为所述溶剂,只要是可使所述有机高分子溶解或分散即可,并没有特别的限定, 可列举出例如:水、二甲基己酷胺、二甲基甲酯胺、四氨快喃、甲基化咯烧酬、二甲苯、丙酬、 氯仿、己苯、环己烧、苯、环了讽、甲醇、己醇、苯酪、化晚、碳酸异丙締醋、己膳、S氯己烧、六 氣异丙醇、二己離等。该些溶剂可单独使用一种,也可w组合两种w上作为混合溶剂进行使 用。
[0117] 所述溶剂在纺丝液中例如包含0~90重量%,优选为包含10~90重量%,更优 选为包含25~80重量%。
[0118] 所述纺丝液中还可包含有表面活性剂、分散剂、电荷调整剂、功能性粒子、粘接剂、 粘度调整剂、纤维形成剂等添加剂。所述纺丝液中,在所述有机高分子在所述溶剂中的溶解 度较低的情况下(例如,有机高分子为聚四氣己締、溶剂为水的情况),从纺丝时使有机高 分子保持纤维形状的观点出发,优选为包含纤维形成剂。
[0119] 作为所述表面活性剂,可列举出氣类表面活性剂(具有氣原子的表面活性剂。例 如,具有全氣烷基的酸的锭盐。)、姪类表面活性剂(主链由烷基形成的表面活性剂)、娃类 表面活性剂(具有娃原子的表面活性剂)等。
[0120] 作为所述氣类表面活性剂,只要市售品即可,可W列举出FTERGENT(注册商 标)100 (阴离子类的氣类表面活性剂)、FTERGENT(注册商标)310 (阳离子类的氣类表面活 性剂)(W上为肥0S株式会社制造)、MEGAFACEF114(阴离子类的氣类表面活性剂、DIC株 式会社制造)、SURFL0NS-23U两性氣类表面活性剂、旭硝子株式会社制造)等。
[0121] 使用所述表面活性剂的情况下的使用量在纺丝液中例如为0.01~5重量%,优选 为0. 1~3重量%。
[0122] 作为纤维形成剂,优选为是在溶剂中具有较高的溶解度的高分子,例如可列举出 聚环氧己烧、聚己二醇、葡聚糖、褐藻酸、壳聚糖、淀粉、聚己締基化咯烧酬、聚丙締酸、聚甲 基丙締酸、聚丙締酷胺、纤维素、聚己締醇等。
[0123] 使用所述纤维形成剂时的使用量也取决于溶剂的粘度、溶解度,但在纺丝液中例 如为0. 1~15重量%,优选为1~10重量%。
[0124] 所述纺丝液可通过利用现有公知的方法混合上述有机高分子、溶剂、W及根据需 要加入的添加剂来进行制造。
[0125] 作为所述纺丝液的优选示例,可列举下述纺丝液(1)。 纺丝液(1);包含有30~70重量%、优选包含有35~60重量%的聚四氣己締(PTFE),W及包含有0. 1~10重量%、优选包含有1~7重量%的纤维形成剂的纺丝液
[0126] 进行该电纺丝时的施加电压优选为1~lOOkV,更优选为5~50kV,进一步优选为 10 ~40kV。
[0127] 纺丝喷嘴的前端直径(外径)优选为0. 1~2. 0mm,更优选为0. 2~1. 6mm。
[0128] 更具体而言,若在使用例如所述纺丝液(1)的情况下,则所述施加电压优选为 10~50kV,更优选为10~40kV,所述纺丝喷嘴的前端直径(外径)优选为0. 3~1. 6mm。
[0129] 作为所述纤维的制造方法,列举通过电纺丝法来制造由PTFE形成的纤维的方法 作为示例进行详细说明。作为PTFE纤维的制造方法,可采用现有公知的制造方法,可列举 出例如日本专利特表2012 - 515850号公报所记载的下述方法。 可采用包括下述步骤的方法等的电纺丝法,即包括;提供包含有PTFE、纤维形成剂W及溶剂、且至少具有50,OOOcP的粘度的纺丝液的步骤; 利用喷嘴对纺丝液进行纺丝并通过静电牵引力来使其纤维化的步骤; 将所述纤维聚集到收集器,从而生成前体的步骤;W及 通过对所述前体进行烧成并去除所述溶剂和所述纤维形成剂,从而形成PTFE纤维的 步骤。
[0130](由纤维成形得到的不织布的制造方法) 下面,对使用所述纤维来成形得到不织布的工序进行说明。 在使用所述纤维来成形得到不织布时,制造所述纤维的工序、W及将所述纤维聚集成 片状从而成形得到不织布的工序可分别独立地进行,也可W同时进行(即,可W边制造纤 维边聚集成片状,由此来形成不织布)。具体而言,例如,可W同时进行使用电纺丝法来制造 纤维的工序、W及将所得到的纤维聚集成片状从而成形得到不织布的工序,也可W在进行 了制造纤维的工序之后,进行将通过湿式法得到的纤维聚集成片状从而成形得到不织布的 工序。
[0131] W下,对利用湿式法将纤维聚集成片状,从而成形得到不织布的工序进行说明。 作为利用湿式法来成形得到不织布的方法,例如可W将包含所述纤维的分散液沉积在 例如网筛上从而将其成形成片状。
[0132] 所述纤维的纤维长度优选为0. 5~100m
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