压电层叠体的制作方法_5

文档序号:8435948阅读:来源:国知局
m,更优选为1~50mm。
[0133] 相对于所述水分散液的总量,所述纤维的使用量优选为0. 1~10重量%,更优选 为0.1~5重量%。若在该范围内使用纤维,则能够在层叠(造纸)工序中有效地利用水, 并且能够使纤维的分散状态变好,得到均匀的湿式不织布。
[0134] 为了使获得良好的分散状态,可W向所述水分散液中添加由阳离子类、阴离子类、 非离子类等的表面活性剂等形成的分散剂、油剂、或抑制泡沫产生的消泡剂等。
[0135](由纤维成形得到的织布的制造方法) 由所述纤维成形得到的织布可通过包括制造所述纤维的工序、W及将所述纤维编织成 片状从而成形得到织布的工序的方法来制造。 作为将纤维编织成片状的方法,可使用现有公知的编制方法,例如可列举出喷水织机、 喷气织机、剑杆织机等方法。
[0136] 所述不织布和织布的单位面积重量优选在100g/m2W下,更优选为0. 1~20g/m2。 所述不织布和织布的厚度通常为10ym~1mm,优选为50ym~500ym。
[0137] 通过增长纺丝时间、增加纺丝喷嘴个数等,可使得所述单位面积重量和厚度具有 增大的趋势。
[013引所述不织布和织布的孔隙率优选在60%W上,更优选为80~99%。若不织布和 织布的孔隙率在所述范围内,则压电性片材的电荷保持量变高,因此是优选的。 例如,所述有机高分子为PTFE时的孔隙率可通过下述方法进行计算。 (PTFE的真密度一表观密度)X100/PTFE的真密度
[0139] 所述不织布和织布是通过将所述纤维聚集成片状或编织成片状而得到,但该种不 织布和织布可W由单层构成,也可W由材质、纤维直径不同的两层W上构成。
[0140] 本发明的压电性片材的电荷保持性优异,电荷保持量较高,因此,能够作为压电 (驻极体)元件用于各种用途。尤其是,即使对于因振动或微小应力产生的机械能量,也能 产生电荷响应将其转换成电能,因此,可优选用作为致动器、传感器外壳用材料、发电用材 料。
[0141] 〔2.包含由无机材料所形成的纤维成形得到的不织布或织布的压电性片材) 包含由无机材料所形成的纤维成形得到的不织布或织布的压电性片材的孔隙率在 60%W上,优选为80~99%。若孔隙率在所述范围内,则压电性片材表现出较高的柔软性, 且电荷保持量变高,因此是优选的。
[0142] 作为所述无机材料,例如可列举出玻璃、陶瓷等。
[0143] 所述压电性片材可通过下述方法制造,即;利用公知的方法制造由无机材料形成 的纤维,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。
[0144] 由无机材料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柔软性和压电特性,因此是优选的。
[0145] 由所述无机材料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。
[0146] 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,能够使纤维的纤维直径变得均匀,并能够提高由此得 到的压电性片材的电荷保持性,由该种纤维得到的不织布具有更高的孔隙率,因此,从上述 等方面来看是优选的。
[0147] 所述不织布和织布的单位面积重量优选在100g/m2W下,更优选为0. 1~20g/m2。 所述不织布和织布的厚度通常为10ym~1mm,优选为50ym~500ym。
[0148] 本发明的压电性片材的电荷保持性优异,电荷保持量较高,因此,能够作为压电 (驻极体)元件用于各种用途。
[0149] 〔3.表面覆盖层) 本发明的压电层叠体通过在所述多孔质树脂片材或压电性片材的外表面中的至少所 述多孔质树脂片材或压电性片材的表面背面中的任一个面上层叠表面覆盖层而得到。从得 到长时间保持电荷、保持较高的压电系数的压电层叠体等方面来看,该表面覆盖层优选为 覆盖所述多孔质树脂片材或压电性片材的表面背面,优选为覆盖表面背面W及端面。 另外,在本发明中,"多孔质树脂片材或压电性片材的表面背面"是指该片材的外表面 化个面)中面积最大的两个面,"多孔质树脂片材或压电性片材的端面"是指该片材的外表 面化个面)中除去表面背面的4个面。
[0150](体积电阻率) 所述表面覆盖层的体积电阻率为1X10"Q-cmW上,优选为IXIQWQ-cmW上。若 所述表面覆盖层的体积电阻率处于该范围,则多孔质树脂片材或压电性片材内的长期电荷 保持性提高,从该一点来看是优选的。 体积电阻率可使用想要测定的表面覆盖层单体(薄膜),基于双环电极法来进行测定。[0151](弹性板量) 所述表面覆盖层的弹性模量只要与所述多孔质树脂片材或压电性片材的弹性模量不 同即可,可W高于所述多孔质树脂片材或压电性片材的弹性模量,也可W低于所述多孔质 树脂片材或压电性片材的弹性模量。该情况下所述表面覆盖层与所述多孔质树脂片材或压 电性片材间的弹性模量的差优选为lOMPaW上,更优选为50MPaW上。若在该范围内,则压 电层叠体压缩时容易产生非线性变形,从该一点来看是优选的。
[0152] (相对介电常数) 所述表面覆盖层的相对介电常数优选为2~100。 若相对介电常数在该范围内,则在通过电晕放电施加电荷的情况下,此时电荷集中到 介电常数较高的表面覆盖层的内部,并且表面覆盖层与多孔质树脂片材或压电性片材的界 面具有容易保持电荷的趋势。并且,由于所保持的电荷在所述多孔质树脂片材或压电性片 材中的中空结构中移动,因此,作为压电层叠体整体的电荷保持量增大,压电系数的初始值 提局。
[0153] (厚度) 所述表面覆盖层的厚度通常在1ymW上,优选为在多孔质树脂片材或压电性片材的 厚度的30%W下。在厚度小于1ym时,例如使用表面覆盖层用的薄膜来形成表面覆盖层的 情况下,存在产生该薄膜的处理性变差,且因薄膜缺陷(针孔)而导致绝缘性下降等问题的 可能性,因此不是优选的。在所述表面覆盖层的厚度超过多孔质树脂片材或压电性片材的 30%的情况下,由于在将电荷注入多孔质树脂片材或压电性片材中时需要将电晕放电电压 设定得较高,因此,存在难W在工业上实用化的趋势。
[0154] 在多孔质树脂片材或压电性片材的表面背面形成表面覆盖层的情况下,若W各表 面覆盖层的厚度互不相同的方式来生成表面覆盖层,则所得到的压电层叠体容易相对于该 层叠体的压缩应变而发生非线性变形,从而具有表现出较高的压电特性系数的趋势,因此 是优选的。
[0155] (材料) 所述表面覆盖层的材料只要能得到兼具所述物性的层即可,没有特别的限制,可列举 出热固性树脂或热塑性树脂。作为热固性树脂的示例,例如可列举出聚酷亚胺、环氧树脂、 热固性氣橡胶、酷亚胺树脂(例如聚酷亚胺、聚酷胺酷亚胺、双马来酷亚胺等)、有机娃树脂 等。作为热塑性树脂的示例,例如可列举出丙締酸树脂、甲基丙締树脂、聚丙締、聚酷亚胺、 氯己締树脂、有机娃树脂、氣树脂(例如聚四氣己締(PT阳)、聚S氣氯己締(PCT阳)、己締一 四氣己締共聚物巧T阳)、聚偏氣己締(PVD巧、四氣己締一全氣烷基己締離共聚物(PFA)、四 氣己締一六氣丙締共聚物(FE巧等)、巧龙、聚苯己締、高密度聚己締、有机娃橡胶、低密度 聚己締、聚苯硫離、聚环氧己烧、聚讽、偏氯己締等。
[0156] (表面覆盖层的形成方法) 所述表面覆盖层可通过现有公知的方法形成,例如在使用热固性树脂的情况下,可在 所述多孔质树脂片材或压电性片材的背面表面的至少一个面、即单面或双面通过涂布在溶 剂中溶解有热固性树脂和固化剂(交联剂)的溶液,并进行干燥来形成。此外,也可W通过 涂布光固化性树脂并使其进行光固化来形成。
[0157] 作为所述固化剂,可使用现有公知的固化剂,例如可列举出2, 5-二甲基2, 5-二 (叔了基过氧)己烧(商品名;PERHEXA25B(日油株式会社制造))、异氯脈酸S締丙醋(商 品名;TAIC(日油株式会社制造))等。 相对于所述树脂100的重量部,固化剂的使用量通常为1~20重量%,优选为1~10 重量%。
[015引该里所使用的溶剂例如可列举出四氨快喃(TH巧、甲苯、笨、丙酬、己苯等。 相对于所述树脂100的重量部,溶剂的使用量通常为100~5000重量部,优选为200~ 3000重量部。
[0159]除了所述方法之外,表面覆盖层的形成(层叠)方法还可W使用下述方法,即;预 先形成表面覆盖层(用的薄膜),通过对该表面覆盖层与多孔质树脂片材或压电性片材进 行热压接来进行层叠的方法。
[0160] 在预先形成表面覆盖层(用的薄膜、片材)的情况下,可使用现有公知的成形方 法,例如可列举出利用单螺杆?双螺杆挤压机等成形机,将热塑性树脂、热固性树脂或光固 化性树脂与根据需要加入的固化剂和溶剂进行混合,然后利用例如加压成形机、T型模等将 其成形成片状等的方法。在使用热塑性树脂的情况下,成形温度通常与该树脂的烙融温度 处于相同程度,在使用热固性树脂的情况下,成形温度通常与该树脂的固化温度处于相同 程度。
[016" 〔4.中间层) 本发明的压电层叠体也可在多孔质树脂片材或压电性片材与表面覆盖层之间具有中 间层。 本发明的压电层叠体在具有两片W上的多孔质树脂片材或压电性片材的情况下,在该 片材之间也可W具有中间层。
[0162] 作为所述中间层,优选是由有机类材料形成的层。 作为该种有机类材料,可W使用例如;四氣己締和全氣烷基己締基離的共聚物〔PFAK四氣己締和六氣己締的共聚物〔FEP)、聚S氣氯己締〔PCTFEK四氣己締和己締的共聚 物巧TFEK聚偏二氣己締〔PVdFK聚氣己締〔PVFK四氣己締、六氣己締、偏氣己締的共聚 物〔THVK聚四氣己締、聚偏氣己締、己締和聚S氣氯己締的共聚物巧CTFE)等含氣类树 月旨;聚丙締、聚己締等聚締姪类树脂;聚苯己締、聚甲基丙締酸甲醋、聚(甲基)丙締酸 醋、聚氯己締、聚偏氯己締等己締类共聚物;聚对苯二甲酸己二醇醋、聚对苯二甲酸了二醇 醋、聚蒙二甲酸己二醇醋、聚乳酸、聚哲基脂肪酸醋、聚了二酸了二醇醋、聚己締班巧酸醋 (Polybut}denesuccinate)、聚己締班巧酸醋己二酸醋等聚醋类共聚物;6-巧龙、6, 6-巧 龙、11-巧龙、12-巧龙、芳香聚酷胺等聚酷胺类树脂;聚酷亚胺、聚酷胺酷亚胺、聚離酷亚 胺、双马来酷亚胺等酷亚胺类树脂;聚碳酸醋、环締姪树脂类等工程塑料类等热塑性树脂; 或者,不饱和聚醋类、己締醋树脂、邻苯二甲酸二締丙醋、环氧树脂、聚氨醋树脂、娃类树脂、 聚酷亚胺树脂、醇酸树脂、快喃树脂、环戊二締树脂、丙締树脂、締丙基碳酸醋树脂等热固性 树脂等。并且,还可W使用所述有机高分子的发泡体、延伸多孔质膜、不织布、织布或凝胶 状、膏状体等。
[0163] 在该些材料中,从耐热性、耐候性的观点来看,更优选采用芳族聚酷胺等聚酷胺、 聚酷胺酷亚胺、双马来酷亚胺、聚四氣己締、聚偏氣己締、PFA、阳P、ET阳、PCT阳、ECT阳。
[0164](弹性模量) 所述中间层优选为是所述中间层的弹性模量不同于所述多孔质树脂片材、压电性片材 和/或所述表面覆盖层的弹性模量的层,可W使用弹性模量高于所述多孔质树脂片材、压 电性片材和/或所述表面覆盖层的弹性模量的层,也可W使用弹性模量低于所述多孔质树 脂片材、压电性片材和/或所述表面覆盖层的弹性模量的层。若使用具有不同于多孔质树 脂片材或压电性片材和表面覆盖层的弹性模量的中间层,则所得到的压电层叠体相对于该 层叠体的压缩应变容易产生非线性变形,从而表现出较高的压电系数,因此是优选的。 该情况下所述中间层与所述表面覆盖层和/或所述多孔质树脂片
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