JP2013231105A - Electret sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高温下での使用にあっても高い圧電性を保持するエレクトレットシートを提供する。 The present invention provides an electret sheet that retains high piezoelectricity even when used at high temperatures.
エレクトレットは絶縁性の高分子材料に電荷を注入することにより、内部に帯電を付与した材料である。エレクトレットは繊維状に成形して集塵フィルターなどとして広く用いられている。 An electret is a material that is charged inside by injecting a charge into an insulating polymer material. Electrets are widely used as dust collection filters formed into fibers.
また、合成樹脂シートはこれを帯電させることによってセラミックスに匹敵する非常に高い圧電性を示すことが知られている。このような合成樹脂シートを用いたエレクトレットは、その優れた感度を利用して音響ピックアップや各種圧力センサーなどへの応用が提案されている。 Further, it is known that the synthetic resin sheet exhibits very high piezoelectricity comparable to ceramics by charging it. An electret using such a synthetic resin sheet has been proposed to be applied to an acoustic pickup, various pressure sensors and the like by utilizing its excellent sensitivity.
エレクトレットシートとして、特許文献１には、塩素化ポリオレフィンが付与されているシートであって、かつ、該シートが１×１０-10クーロン／ｃｍ2以上の表面電荷密度を有するエレクトレットシートが開示されている。 As an electret sheet, Patent Document 1 discloses a sheet to which chlorinated polyolefin is applied, and the sheet has a surface charge density of 1 × 10 −10 coulomb / cm 2 or more. Yes.
しかしながら、上記エレクトレットシートは、高温下にて使用すると経時的に圧電性が低下するという問題点を有している。 However, the electret sheet has a problem that the piezoelectricity decreases with time when used at high temperatures.
本発明は、高温下での使用にあっても高い圧電性を保持するエレクトレットシートを提供する。 The present invention provides an electret sheet that retains high piezoelectricity even when used at high temperatures.
本発明のエレクトレットシートは、融解開始温度が９０℃以上であるプロピレン系樹脂と、スチレン系樹脂とを含む合成樹脂シートに電荷を注入して上記合成樹脂シートを帯電させてなることを特徴とする。 The electret sheet of the present invention is characterized in that a charge is injected into a synthetic resin sheet containing a propylene resin having a melting start temperature of 90 ° C. or higher and a styrene resin to charge the synthetic resin sheet. .
（プロピレン系樹脂）
プロピレン系樹脂は、プロピレン成分を５０重量％を以上含有していることが好ましい。プロピレン系樹脂としては、例えば、プロピレン単独重合体（ホモポリプロピレン）、プロピレンと少なくとも１種のプロピレン以外の炭素数２〜２０のα−オレフィンとの共重合体などが挙げられる。なお、ポリプロピレン系樹脂は単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。又、プロピレンと少なくとも１種のプロピレン以外の炭素数３〜２０のα−オレフィンとの共重合体は、ブロック共重合体、ランダム共重合体の何れであってもよい。
(Propylene resin)
The propylene-based resin preferably contains 50% by weight or more of the propylene component. Examples of the propylene resin include a propylene homopolymer (homopolypropylene) and a copolymer of propylene and at least one α-olefin having 2 to 20 carbon atoms other than propylene. In addition, a polypropylene resin may be used independently or 2 or more types may be used together. The copolymer of propylene and at least one kind of α-olefin having 3 to 20 carbon atoms other than propylene may be either a block copolymer or a random copolymer.
なお、プロピレンと共重合されるα−オレフィンとしては、例えば、エチレン、１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセン、１−エイコセンなどが挙げられる。 Examples of the α-olefin copolymerized with propylene include ethylene, 1-butene, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, 1-octene, 1-nonene, 1-decene, 1-tetradecene, 1-hexadecene, 1-octadecene, 1-eicocene and the like can be mentioned.
プロピレン系樹脂としては、電荷注入量が高く、圧電性に優れたエレクトレットシートが得られることから、プロピレン単独重合体、及びプロピレン−エチレン共重合体が好ましい。 As the propylene-based resin, a propylene homopolymer and a propylene-ethylene copolymer are preferable because an electret sheet having a high charge injection amount and excellent piezoelectricity can be obtained.
本発明のエレクトレットシートは、後述するように、プロピレン系樹脂とスチレン系樹脂とを含む合成樹脂シートに電荷を注入して合成樹脂シートを帯電させてなるものである。エレクトレットシート中では、電荷が、プロピレン系樹脂中における結晶部と非結晶部との界面、プロピレン系樹脂とスチレン系樹脂との界面に保持されると考えられる。 As will be described later, the electret sheet of the present invention is obtained by injecting a charge into a synthetic resin sheet containing a propylene-based resin and a styrene-based resin to charge the synthetic resin sheet. In the electret sheet, it is considered that electric charges are held at the interface between the crystal part and the non-crystal part in the propylene resin and the interface between the propylene resin and the styrene resin.
本発明者等の検討によれば、エレクトレットシートを高温下にて使用すると、プロピレン系樹脂の融解に伴ってプロピレン系樹脂の結晶部が流動するために、エレクトレットシート中に保持されていた電荷が動き易くなって外部へ放電され、エレクトレットシートの圧電性が低下すると考えられる。そこで、融解開始温度が９０℃以上のプロピレン系樹脂を用いることにより、高温下で使用した場合であっても、プロピレン系樹脂の融解に伴うプロピレン系樹脂の結晶部の流動を抑制して、高い圧電性を保持することができるエレクトレットシートを提供することができる。 According to the studies by the present inventors, when the electret sheet is used at a high temperature, the propylene-based resin crystal part flows with the melting of the propylene-based resin, so that the charge held in the electret sheet is reduced. It is thought that it becomes easy to move and is discharged to the outside, and the piezoelectricity of the electret sheet is lowered. Therefore, by using a propylene resin having a melting start temperature of 90 ° C. or higher, even when used at a high temperature, the flow of the crystal part of the propylene resin accompanying the melting of the propylene resin is suppressed, and is high. An electret sheet that can retain piezoelectricity can be provided.
プロピレン系樹脂の融解開始温度は、９０℃以上に限定されるが、９５℃以上が好ましく、１００℃以上がより好ましい。また、プロピレン系樹脂の融解開始温度が高過ぎると、合成樹脂シートに電荷を注入する工程において、合成樹脂シートに十分に電荷を注入し難くなる虞れがある。したがって、プロピレン系樹脂の融解開始温度は、１６０℃以下が好ましく、１５５℃以下がより好ましい。 Although the melting start temperature of propylene-type resin is limited to 90 degreeC or more, 95 degreeC or more is preferable and 100 degreeC or more is more preferable. Moreover, when the melting start temperature of the propylene-based resin is too high, it may be difficult to sufficiently inject charges into the synthetic resin sheet in the step of injecting charges into the synthetic resin sheet. Therefore, the melting start temperature of the propylene-based resin is preferably 160 ° C. or less, and more preferably 155 ° C. or less.
なお、プロピレン系樹脂の融解開始温度は、ＪＩＳ Ｋ７１２１に準拠して測定した温度をいう。具体的には、プロピレン系樹脂５ｍｇからなる試験片を２３℃、相対湿度５０％の環境下に２４時間に亘って放置した後、上記試験片について、窒素ガスの流量を毎分１０ミリリットルとし、２３℃から２００℃まで加熱速度１０℃／分で昇温して、ＤＳＣ（示差走査熱量分析）曲線を測定し、このＤＳＣ曲線に基づいて補外融解開始温度を得、この補外融解開始温度をプロピレン系樹脂の融解開始温度とした。 The melting start temperature of the propylene resin refers to a temperature measured according to JIS K7121. Specifically, after leaving a test piece consisting of 5 mg of propylene-based resin in an environment of 23 ° C. and 50% relative humidity for 24 hours, the flow rate of nitrogen gas for the test piece was 10 ml / min. The temperature was increased from 23 ° C. to 200 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min, a DSC (Differential Scanning Calorimetry) curve was measured, and an extrapolated melting start temperature was obtained based on the DSC curve. Was the melting start temperature of the propylene-based resin.
プロピレン系樹脂の融解開始温度は、プロピレン系樹脂の合成に用いる触媒の種類又は使用量、プロピレン系樹脂の重量平均分子量、プロピレン系樹脂の分子量分布、プロピレン系樹脂が共重合体である場合には、共重合させるプロピレン以外の炭素数２〜２０のオレフィンの種類又は含有量や共重合の形態などを調整することによって制御することができる。 The melting start temperature of the propylene resin is the type or amount of the catalyst used for the synthesis of the propylene resin, the weight average molecular weight of the propylene resin, the molecular weight distribution of the propylene resin, and when the propylene resin is a copolymer. It can be controlled by adjusting the type or content of the olefin having 2 to 20 carbon atoms other than propylene to be copolymerized or the form of copolymerization.
プロピレン系樹脂の曲げ弾性率は、１５０ＭＰａ以上が好ましく、１５０〜３０００ＭＰａがより好ましい。プロピレン系樹脂の曲げ弾性率が小さいと、エレクトレットシートの電荷の保持性が低下して、エレクトレットシートの性能が長期間に亘って安定的に維持されないことがある。なお、ポリプロピレン系樹脂の曲げ弾性率は、ＪＩＳ Ｋ７１７１に準拠して測定された値をいう。 The flexural modulus of the propylene-based resin is preferably 150 MPa or more, and more preferably 150 to 3000 MPa. When the flexural modulus of the propylene-based resin is small, the charge retention of the electret sheet is lowered, and the performance of the electret sheet may not be stably maintained over a long period of time. In addition, the bending elastic modulus of a polypropylene resin means the value measured based on JISK7171.
（スチレン系樹脂）
スチレン系樹脂は、スチレン成分を５０重量％超えて含有していることが好ましい。スチレン系樹脂としては、例えば、スチレン単独重合体（ホモポリスチレン）、スチレン系共重合体などが挙げられる。
(Styrene resin)
The styrenic resin preferably contains a styrene component in excess of 50% by weight. Examples of the styrene resin include a styrene homopolymer (homopolystyrene) and a styrene copolymer.
スチレン系共重合体における共重合成分としては、ブタジエン、イソプレン、及びクロロプレンなどの共役ジエン系単量体、アクリル酸、メタクリル酸、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、セチル（メタ）アクリレートなどのアルキル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロニトリル、ジメチルマレエート、ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、エチルフマレート、無水マレイン酸、及び（メタ）アクリルアミドなどのビニル系単量体などが挙げられる。なお、（メタ）アクリとは、メタクリ又はアクリを意味する。これらの共重合成分は、１種単独で用いられてもよく、２種以上を併用してもよい。スチレン系共重合体は、ブロック共重合体、ランダム共重合体、又はグラフト重合体の何れであってもよい。 Copolymerization components in the styrene copolymer include conjugated diene monomers such as butadiene, isoprene, and chloroprene, acrylic acid, methacrylic acid, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, and butyl (meth) acrylate. , Vinyl (mono) such as alkyl (meth) acrylates such as cetyl (meth) acrylate, (meth) acrylonitrile, dimethyl maleate, dimethyl fumarate, diethyl fumarate, ethyl fumarate, maleic anhydride, and (meth) acrylamide Examples include the body. In addition, (meth) acryl means a methacryl or an acryl. These copolymer components may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. The styrenic copolymer may be any of a block copolymer, a random copolymer, or a graft polymer.
スチレン系樹脂としては、電荷注入量が高く、圧電性に優れたエレクトレットシートが得られることから、スチレン単独重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、及びスチレン−メタクリル酸メチル共重合体が好ましく挙げられ、スチレン単独重合体が特に好ましい。 As the styrene resin, since an electret sheet having a high charge injection amount and excellent piezoelectricity is obtained, a styrene homopolymer, a styrene-butadiene copolymer, an acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, and a styrene-methacrylic resin are obtained. An acid methyl copolymer is preferred, and a styrene homopolymer is particularly preferred.
スチレン系樹脂の重量平均分子量は、５，０００〜１，０００，０００が好ましく、１０，０００〜３００，０００がより好ましく、１０，０００〜７０，０００が特に好ましい。スチレン系樹脂の重量平均分子量が低過ぎると、スチレン系樹脂を含む合成樹脂シートに電荷を充分に注入できない虞れがある。また、スチレン系樹脂の重量平均分子量が高過ぎると、このようなスチレン系樹脂を用いてなるエレクトレットシートに圧力を加えた際に発生する電荷量が低下する虞れがある。 The weight average molecular weight of the styrenic resin is preferably 5,000 to 1,000,000, more preferably 10,000 to 300,000, and particularly preferably 10,000 to 70,000. If the weight average molecular weight of the styrene resin is too low, there is a possibility that the charge cannot be sufficiently injected into the synthetic resin sheet containing the styrene resin. Moreover, when the weight average molecular weight of a styrene resin is too high, there exists a possibility that the electric charge amount which generate | occur | produces when a pressure is applied to the electret sheet | seat using such a styrene resin may fall.
なお、本発明において、スチレン系樹脂の重量平均分子量は、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）法によって測定された値であり、例えば、下記測定条件で標準ポリスチレン換算により求めることができる。
＜測定条件＞
装置 ：東ソー株式会社製 製品名「ＨＬＣ−８０２Ａ型 ＧＰＣ」
カラム ：東ソー株式会社製 製品名「ＴＳＫ ｇｅｌ ＧＭＨXL」２本
サンプル濃度：０．３重量％（テトラヒドロフランで希釈）
移動相溶媒 ：テトラヒドロフラン
流速 ：１ｍｌ／ｍｉｎ
カラム温度 ：３８℃
検出器：示差屈折計
In the present invention, the weight average molecular weight of the styrene-based resin is a value measured by a GPC (gel permeation chromatography) method, and can be determined, for example, by standard polystyrene conversion under the following measurement conditions.
<Measurement conditions>
Equipment: Product name "HLC-802A GPC" manufactured by Tosoh Corporation
Column: Two product names “TSK gel GMH XL ” manufactured by Tosoh Corporation Sample concentration: 0.3 wt% (diluted with tetrahydrofuran)
Mobile phase solvent: Tetrahydrofuran Flow rate: 1 ml / min
Column temperature: 38 ° C
Detector: Differential refractometer
（合成樹脂シート）
合成樹脂シート中において、プロピレン系樹脂（Ｐ）とスチレン系樹脂（Ｓ）との重量比（Ｐ：Ｓ）は、１０：９０〜９５：５が好ましく、１５：８５〜９０：１０がより好ましく、４０：６０〜６０：４０が特に好ましい。スチレン系樹脂（Ｓ）に対してプロピレン系樹脂（Ｐ）の含有量が高過ぎると、エレクトレットシートが高温下に置かれた際の電荷保持率が低下する虞れがある。また、スチレン系樹脂（Ｓ）に対してプロピレン系樹脂（Ｐ）の含有量が低過ぎると、エレクトレットシートの機械的強度が低下する虞れがある。
(Synthetic resin sheet)
In the synthetic resin sheet, the weight ratio (P: S) of the propylene resin (P) and the styrene resin (S) is preferably 10:90 to 95: 5, and more preferably 15:85 to 90:10. 40:60 to 60:40 is particularly preferable. If the content of the propylene resin (P) is too high with respect to the styrene resin (S), the charge retention rate when the electret sheet is placed at a high temperature may be lowered. Moreover, when content of propylene-type resin (P) is too low with respect to styrene-type resin (S), there exists a possibility that the mechanical strength of an electret sheet | seat may fall.
合成樹脂シートには、その物性を損なわない範囲内において、酸化防止剤、金属害防止剤、紫外線吸収剤、顔料、染料、ブロッキング防止剤、及び滑剤などの添加剤が含有されていてもよい。 The synthetic resin sheet may contain additives such as an antioxidant, a metal damage inhibitor, an ultraviolet absorber, a pigment, a dye, an antiblocking agent, and a lubricant as long as the physical properties are not impaired.
そして、合成樹脂シートは、合成樹脂非発泡シートであっても合成樹脂発泡シートであってもよい。又、合成樹脂シートは、汎用の要領で一軸延伸又は二軸延伸されていてもよい。 The synthetic resin sheet may be a synthetic resin non-foamed sheet or a synthetic resin foamed sheet. Moreover, the synthetic resin sheet may be uniaxially stretched or biaxially stretched in a general-purpose manner.
合成樹脂非発泡シートの製造方法としては、例えば、（Ｉ）プロピレン系樹脂及びスチレン系樹脂を押出機に供給して溶融混練し押出機に取り付けたＴダイからシート状に押出して合成樹脂非発泡シートを製造する方法、（II）プロピレン系樹脂及びスチレン系樹脂を押出機に供給して溶融混練し押出機に取り付けたサーキュラダイから円筒状体を押出し、この円筒状体を押出方向に連続的に内外周面間に亘って切断して円筒状体を展開し合成樹脂非発泡シートを製造する方法が挙げられる。 The synthetic resin non-foamed sheet can be produced by, for example, (I) supplying a propylene-based resin and a styrene-based resin to an extruder, melting and kneading them, and extruding them into a sheet from a T-die attached to the extruder. (II) Supplying propylene-based resin and styrene-based resin to an extruder, melt-kneading, and extruding a cylindrical body from a circular die attached to the extruder, and the cylindrical body is continuously extruded in the extrusion direction. And a method of producing a synthetic resin non-foamed sheet by cutting between inner and outer peripheral surfaces and developing a cylindrical body.
また、合成樹脂発泡シートの製造方法としては、プロピレン系樹脂、スチレン系樹脂及び熱分解型発泡剤を押出機に供給して熱分解型発泡剤の分解温度未満の温度にて溶融混練し押出機に取り付けたＴダイから押し出すことにより発泡性合成樹脂シートを得、この発泡性合成樹脂シートを必要に応じて架橋した上で、発泡性合成樹脂シートを熱分解型発泡剤の分解温度以上に加熱して発泡させて合成樹脂発泡シートを製造する方法が挙げられる。 Further, as a method for producing a synthetic resin foam sheet, a propylene resin, a styrene resin and a pyrolytic foaming agent are supplied to an extruder and melt-kneaded at a temperature lower than the decomposition temperature of the pyrolytic foaming agent. The foamable synthetic resin sheet is obtained by extruding from a T-die attached to the substrate, and the foamable synthetic resin sheet is crosslinked as necessary, and then the foamable synthetic resin sheet is heated to a temperature higher than the decomposition temperature of the pyrolytic foaming agent. And producing a synthetic resin foam sheet by foaming.
なお、熱分解型発泡剤としては、分解によってガスを発生させればよく、例えば、アゾジカルボンアミド、ベンゼンスルホニルヒドラジド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、トルエンスルホニルヒドラジド、４，４−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）などが挙げられる。 In addition, as a thermal decomposition type foaming agent, what is necessary is just to generate gas by decomposition, for example, azodicarbonamide, benzenesulfonyl hydrazide, dinitrosopentamethylenetetramine, toluenesulfonyl hydrazide, 4,4-oxybis (benzenesulfonyl hydrazide) Etc.
合成樹脂シートの厚みは、薄いと、エレクトレットシートの強度が低下することがあり、厚いと、エレクトレットシートの取扱い性が低下することがあるので、１０〜３０００μｍが好ましい。 If the thickness of the synthetic resin sheet is thin, the strength of the electret sheet may be reduced, and if it is thick, the handleability of the electret sheet may be reduced. Therefore, the thickness is preferably 10 to 3000 μm.
上記合成樹脂シートに汎用の要領で電荷を注入することによって合成樹脂シートを帯電させてエレクトレットシートを製造することができる。合成樹脂シートに電荷を注入する方法としては、特に限定されず、例えば、（１）合成樹脂シートを一対の平板電極で挟持し、一方の平板電極をアースすると共に他方の平板電極を高圧直流電源に接続して、合成樹脂シートに直流又はパルス状の高電圧を印加して合成樹脂に電荷を注入して合成樹脂シートを帯電させる方法、（２）電子線、Ｘ線などの電離性放射線や紫外線を合成樹脂シートに照射して、合成樹脂シートの近傍部の空気分子をイオン化することによって合成樹脂に電荷を注入して合成樹脂シートを帯電させる方法、（３）合成樹脂シートの一面にアースされた平板電極を密着状態に重ね合わせ、合成樹脂シートの他面側に所定間隔を存して直流の高圧電源に電気的に接続された針状電極又はワイヤー電極を配設し、針状電極の先端又はワイヤー電極の表面近傍への電界集中によりコロナ放電を発生させ、空気分子をイオン化させて、針状電極又はワイヤー電極の極性により発生した空気イオンを反発させて合成樹脂に電荷を注入して合成樹脂シートを帯電させる方法などが挙げられる。上記方法の中で合成樹脂シートに容易に電荷を注入することができるので、上記（２）又は（３）の方法が好ましく、上記（３）の方法がより好ましい。 An electret sheet can be manufactured by charging a synthetic resin sheet by injecting electric charges into the synthetic resin sheet in a general manner. The method for injecting charges into the synthetic resin sheet is not particularly limited. For example, (1) the synthetic resin sheet is sandwiched between a pair of flat plate electrodes, one flat plate electrode is grounded, and the other flat plate electrode is connected to a high-voltage DC power supply. A method of charging a synthetic resin sheet by injecting a charge into the synthetic resin by applying a DC or pulsed high voltage to the synthetic resin sheet, (2) ionizing radiation such as an electron beam or X-ray, A method of injecting charges into the synthetic resin by irradiating the synthetic resin sheet with ions and ionizing air molecules in the vicinity of the synthetic resin sheet, and (3) grounding one surface of the synthetic resin sheet. The stacked flat electrodes are overlapped in close contact, and a needle-like electrode or wire electrode electrically connected to a DC high-voltage power source is disposed on the other surface side of the synthetic resin sheet with a predetermined interval. Corona discharge is generated by electric field concentration near the tip or the surface of the wire electrode, ionizing air molecules, repelling air ions generated by the polarity of the needle electrode or wire electrode, and injecting charge into the synthetic resin Examples thereof include a method of charging a synthetic resin sheet. Since the charge can be easily injected into the synthetic resin sheet in the above method, the method (2) or (3) is preferable, and the method (3) is more preferable.
上記（１）及び（３）の方法において、合成樹脂シートに印加する電圧の絶対値は、小さいと、合成樹脂シートに十分に電荷を注入することができず、高い圧電性を有するエレクトレットシートを得ることができないことがあり、大きいと、アーク放電してしまい、却って、合成樹脂シートに十分に電荷を注入することができず、高い圧電性を有するエレクトレットシートを得ることができないことがあるので、３〜１００ｋＶが好ましく、５〜５０ｋＶより好ましい。 In the above methods (1) and (3), if the absolute value of the voltage applied to the synthetic resin sheet is small, it is not possible to sufficiently inject the charge into the synthetic resin sheet, and an electret sheet having high piezoelectricity is used. In some cases, it is impossible to obtain, and if it is large, arc discharge occurs. On the other hand, sufficient charge cannot be injected into the synthetic resin sheet, and an electret sheet having high piezoelectricity may not be obtained. 3 to 100 kV is preferable, and 5 to 50 kV is more preferable.
上記（２）の方法において、合成樹脂シートに照射する電離性放射線の加速電圧の絶対値は、小さいと、空気中の分子を十分に電離することができず、合成樹脂シートに十分な電荷を注入することができず、圧電性の高いエレクトレットシートを得ることができないことがあり、多いと、電離性放射線が空気を透過するので、空気中の分子を電離させることができないことがあるので、５〜１５ｋＶが好ましい。 In the above method (2), if the absolute value of the accelerating voltage of the ionizing radiation applied to the synthetic resin sheet is small, molecules in the air cannot be sufficiently ionized, and sufficient charge is applied to the synthetic resin sheet. It cannot be injected and an electret sheet with high piezoelectricity may not be obtained, and in many cases, since ionizing radiation penetrates air, molecules in the air may not be ionized. 5-15 kV is preferred.
そして、得られたエレクトレットシートは、このエレクトレットシートに外力が加わると、合成樹脂シートに注入されて見かけ上、分極した状態でためられた正電荷と負電荷とが相対変位を生じ、この相対変位に伴って良好な電気応答を生じ、エレクトレットシートは優れた圧電性を有している。 When the electret sheet obtained is subjected to an external force applied to the electret sheet, it is injected into the synthetic resin sheet, and the positive charge and the negative charge stored in the polarized state appear to cause a relative displacement. As a result, a good electrical response is produced, and the electret sheet has excellent piezoelectricity.
本発明の方法により得られるエレクトレットシートでは、高温下における電荷の放電が防止されており、よって、高温下の使用においても経時的に圧電性が低下することはなく、長期間に亘って優れた圧電性を有する。 In the electret sheet obtained by the method of the present invention, the discharge of electric charges at high temperatures is prevented, so that the piezoelectricity does not deteriorate with time even when used at high temperatures, and is excellent over a long period of time. It has piezoelectricity.
以下に、本発明を実施例を用いてより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
［合成樹脂シートの構成成分］
まず、下記する実施例及び比較例において、合成樹脂シートの作製に用いたプロピレン系樹脂、スチレン系樹脂、及び酸化防止剤の詳細を以下に記載する。
[Components of synthetic resin sheet]
First, in the examples and comparative examples described below, details of the propylene-based resin, the styrene-based resin, and the antioxidant used for the production of the synthetic resin sheet are described below.
（プロピレン系樹脂）
・ホモポリプロピレンＡ（融解開始温度（Ts）１３７℃、曲げ弾性率１８００ＭＰａ）
・ホモポリプロピレンＢ（融解開始温度（Ts）１５２℃、曲げ弾性率１８００ＭＰａ）
・プロピレン−エチレンランダム共重合体Ｃ（エチレン成分含有量：４．５重量％以下、融解開始温度（Ts）１０３℃、曲げ弾性率８５０ＭＰａ）
・プロピレン−エチレンランダム共重合体Ｄ（エチレン成分含有量：４．５重量％以下、融解開始温度（Ts）：１１６℃、曲げ弾性率８５０ＭＰａ）
・プロピレン−エチレンランダム共重合体Ｅ（エチレン成分含有量：４．５重量％以下、融解開始温度（Ts）：９８℃、曲げ弾性率８４０ＭＰａ）
・プロピレン−エチレンランダム共重合体Ｆ（エチレン成分含有量：４．５重量％以下、融解開始温度（Ts）：９０℃、曲げ弾性率８３０ＭＰａ）
・プロピレン−エチレンランダム共重合体Ｇ（エチレン成分含有量：４．５重量％以下、融解開始温度（Ts）：８６℃、曲げ弾性率８３０ＭＰａ）
・プロピレン−エチレンランダム共重合体Ｈ（エチレン成分含有量：４．５重量％以下、融解開始温度（Ts）：８４℃、曲げ弾性率８３０ＭＰａ）
(Propylene resin)
・ Homopolypropylene A (melting start temperature (Ts) 137 ° C., flexural modulus 1800 MPa)
-Homopolypropylene B (melting start temperature (Ts) 152 ° C., flexural modulus 1800 MPa)
Propylene-ethylene random copolymer C (ethylene component content: 4.5% by weight or less, melting start temperature (Ts) 103 ° C., flexural modulus 850 MPa)
Propylene-ethylene random copolymer D (ethylene component content: 4.5% by weight or less, melting start temperature (Ts): 116 ° C., flexural modulus 850 MPa)
Propylene-ethylene random copolymer E (ethylene component content: 4.5% by weight or less, melting start temperature (Ts): 98 ° C., flexural modulus 840 MPa)
Propylene-ethylene random copolymer F (ethylene component content: 4.5% by weight or less, melting start temperature (Ts): 90 ° C., flexural modulus 830 MPa)
Propylene-ethylene random copolymer G (ethylene component content: 4.5% by weight or less, melting start temperature (Ts): 86 ° C., flexural modulus 830 MPa)
Propylene-ethylene random copolymer H (ethylene component content: 4.5% by weight or less, melting start temperature (Ts): 84 ° C., flexural modulus 830 MPa)
（スチレン系樹脂）
・ホモポリスチレンＡ（重量平均分子量（Ｍｗ）：４５，０００）
・ホモポリスチレンＢ（重量平均分子量（Ｍｗ）：２６０，０００）
(Styrene resin)
-Homopolystyrene A (weight average molecular weight (Mw): 45,000)
Homopolystyrene B (weight average molecular weight (Mw): 260,000)
（酸化防止剤）
・酸化防止剤（テトラキス[３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシメチル]メタン）
(Antioxidant)
Antioxidant (tetrakis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionyloxymethyl] methane)
［実施例１〜８及び比較例１〜１０］
上述したホモポリプロピレンＡ及びＢ、プロピレン−エチレンランダム共重合体Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＨ、ホモポリスチレンＡ及びＢ、並びに酸化防止剤を、それぞれ表１に示した配合量で、押出機に供給して溶融混錬した後、上記押出機の先端に取り付けたＴダイから押出すことにより、シート状であり且つ非発泡の合成樹脂シート（厚み１００μｍ）を得た。
[Examples 1-8 and Comparative Examples 1-10]
The above-described homopolypropylenes A and B, propylene-ethylene random copolymers C, D, E, F, G and H, homopolystyrene A and B, and antioxidants were extruded in the blending amounts shown in Table 1, respectively. After supplying to a machine and melt-kneading, it was extruded from a T die attached to the tip of the extruder to obtain a sheet-like and non-foamed synthetic resin sheet (thickness: 100 μm).
得られた合成樹脂シートの一面にアースされた平板電極を密着状態に重ね合わせ、合成樹脂シートの他面側に所定間隔を存して直流の高圧電源に電気的に接続された針状電極を配設し、針状電極の表面近傍への電界集中により、電圧−１０ｋＶ、放電距離１０ｍｍ及び電圧印可時間１分の条件下にてコロナ放電を発生させ、空気分子をイオン化させて、針状電極の極性により発生した空気イオンを反発させて合成樹脂シートに電荷を注入して合成樹脂シートを帯電させた。その後、電荷を注入した合成樹脂シートを、接地されたアルミニウム箔で包み込んだ状態で３時間に亘って保持することで合成樹脂シート表面に存在する静電気を除去してエレクトレットシートを得た。 A plate electrode grounded on one side of the obtained synthetic resin sheet is superposed in a close contact state, and a needle-like electrode electrically connected to a DC high-voltage power source is provided on the other side of the synthetic resin sheet with a predetermined interval. By arranging the electric field near the surface of the needle electrode, a corona discharge is generated under the conditions of a voltage of −10 kV, a discharge distance of 10 mm and a voltage application time of 1 minute to ionize air molecules, and the needle electrode The synthetic resin sheet was charged by repelling the air ions generated due to the polarity of and injecting charges into the synthetic resin sheet. Then, the static resin existing on the surface of the synthetic resin sheet was removed by holding the synthetic resin sheet injected with electric charges for 3 hours in a state of being wrapped with a grounded aluminum foil to obtain an electret sheet.
［評価］
得られたエレクトレットシートの電荷発生量を、下記の要領で測定し、その結果を表１に示した。
[Evaluation]
The charge generation amount of the obtained electret sheet was measured in the following manner, and the result is shown in Table 1.
（電荷発生量）
エレクトレットシートから一辺が１０ｍｍの平面正方形状の試験片を切り出し、試験片の両面に金蒸着を施して試験体を作製した。試験体に加振機を用いて荷重Ｆが２Ｎ、動的荷重が±０．２５Ｎ、周波数が１１０Ｈｚの条件下にて押圧力を加え、その時に発生する電荷Ｑ（クーロン）を計測した。そして、電荷Ｑ（クーロン）を荷重Ｆ（Ｎ）で除することによって、試験片の電荷発生量（ｐＣ／Ｎ）を算出した。
(Charge generation amount)
A test piece having a flat square shape with a side of 10 mm was cut out from the electret sheet, and gold was vapor-deposited on both sides of the test piece. A pressing force was applied to the test piece under the conditions of a load F of 2N, a dynamic load of ± 0.25N, and a frequency of 110 Hz using a vibrator, and the charge Q (Coulomb) generated at that time was measured. Then, the charge generation amount (pC / N) of the test piece was calculated by dividing the charge Q (Coulomb) by the load F (N).
そして、製造直後のエレクトレットシートの電荷発生量を上記の要領で測定し、表１における電荷発生量の「初期」の欄に記載した。 Then, the charge generation amount of the electret sheet immediately after manufacture was measured in the above manner, and described in the “initial” column of the charge generation amount in Table 1.
また、エレクトレットシートを５０℃、相対湿度９５％の恒温恒湿槽内に一週間に亘って放置した後、エレクトレットシートを２３℃、相対湿度３０％の恒温恒湿槽内に２４時間に亘って放置した。このエレクトレットシートの電荷発生量を上記の要領で測定し、表１における電荷発生量の「５０℃耐久」の欄に記載した。 In addition, after the electret sheet is left in a constant temperature and humidity chamber at 50 ° C. and a relative humidity of 95% for one week, the electret sheet is placed in a constant temperature and humidity chamber at 23 ° C. and a relative humidity of 30% for 24 hours. I left it alone. The charge generation amount of this electret sheet was measured in the above-mentioned manner, and described in the column of “50 ° C. durability” of the charge generation amount in Table 1.
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2012
- 2012-04-27 JP JP2012102913A patent/JP2013231105A/en active Pending
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