JP2014101465A - エレクトレットシート - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】本発明のエレクトレットシートは、下記式（Ｉ）で示される繰り返し単位を有するポリエーテルイミド樹脂を含むポリエーテルイミド樹脂シートに電荷を注入して上記ポリエーテルイミド樹脂シートを帯電させてなることを特徴とする。このような本発明のエレクトレットシートに外力が加わると、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。

【選択図】なし

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に関する。

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。

又、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。

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。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。

特開平８−２８４０６３号公報

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。

本発明のエレクトレットシートは、下記式（Ｉ）で示される繰り返し単位を有するポリエーテルイミド樹脂を含むポリエーテルイミド樹脂シートに電荷を注入して上記ポリエーテルイミド樹脂シートを帯電させてなることを特徴とする。

ポリエーテルイミド樹脂中において、全繰り返し単位に対する上記式（Ｉ）で示される繰り返し単位の割合は、７０〜１００モル％が好ましく、８０〜１００モル％がより好ましい。ポリエーテルイミド樹脂中における全繰り返し単位に対する上記式（Ｉ）で示される繰り返し単位の割合が低過ぎると、ポリエーテルイミド樹脂シートに電荷を十分に注入できない虞れがある。

また、ポリエーテルイミド樹脂としては、市販品を用いることもできる。例えば、ＧＥプラスチックス社製 製品名「Ｕｌｔｅｍ」、及び三菱樹脂社製 製品名「スペリオＵＴＥタイプ」などが挙げられる。

ポリエーテルイミド樹脂シートは、その物性を損なわない範囲内において、ポリエーテルイミド樹脂の他に、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などの他の添加剤を含んでいてもよい。

ポリエーテルイミド樹脂シートは、ポリエーテルイミド樹脂非発泡シートであってもポリエーテルイミド樹脂発泡シートであってもよい。なかでも、高い圧電性を有するエレクトレットシートを提供することができることから、ポリエーテルイミド樹脂発泡シートが好ましい。また、ポリエーテルイミド樹脂シートは、汎用の要領で一軸延伸又は二軸延伸されていてもよい。

ポリエーテルイミド樹脂非発泡シートの製造方法としては、例えば、（１）ポリエーテルイミド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ポリエーテルイミド樹脂非発泡シートを製造する方法、（２）ポリエーテルイミド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ポリエーテルイミド樹脂非発泡シートを製造する方法が挙げられる。

また、ポリエーテルイミド樹脂発泡シートの製造方法としては、ポリエーテルイミド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ダイから押出して発泡性ポリエーテルイミド樹脂シートを得、この発泡性ポリエーテルイミド樹脂シートを必要に応じて架橋した上で、発泡性ポリエーテルイミド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ポリエーテルイミド樹脂発泡シートを製造する方法が挙げられる。

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。

ポリエーテルイミド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。

（エレクトレットシート）
本発明のエレクトレットシートは、上述したポリエーテルイミド樹脂シートに汎用の要領で電荷を注入してポリエーテルイミド樹脂シートを帯電させることにより、製造することができる。ポリエーテルイミド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）ポリエーテルイミド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、ポリエーテルイミド樹脂シートに直流又はパルス状の高電圧を印加してポリエーテルイミド樹脂に電荷を注入してポリエーテルイミド樹脂シートを帯電させる方法、（２）ポリエーテルイミド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、ポリエーテルイミド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ポリエーテルイミド樹脂に電荷を注入してポリエーテルイミド樹脂シートを帯電させる方法、（３）電子線、Ｘ線などの電離性放射線や紫外線をポリエーテルイミド樹脂シートに照射して、ポリエーテルイミド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ポリエーテルイミド樹脂シートに電荷を注入してポリエーテルイミド樹脂シートを帯電させる方法などが挙げられる。上記方法の中でポリエーテルイミド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（１）及び（２）の方法が好ましく、上記（２）の方法がより好ましい。

上記（１）及び（２）の方法において、ポリエーテルイミド樹脂シートに印加する電圧の絶対値は、小さいと、ポリエーテルイミド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、ポリエーテルイミド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。

上記（３）の方法において、ポリエーテルイミド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、ポリエーテルイミド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。

本発明のエレクトレットシートは、上述の如き構成を有しており、エレクトレットシートに外力が加わると、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。そして、上記式（Ｉ）で示される繰り返し単位を有するポリエーテルイミド樹脂を含むポリエーテルイミド樹脂シートを用いてな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維持することができる。

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。

（実施例１）
上記式（Ｉ）で示される繰り返し単位を有するポリエーテルイミド樹脂を含むポリエーテルイミド樹脂シートＡ（三菱樹脂社製 製品名「スペリオＵＴＥタイプ」）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、ポリエーテルイミド樹脂シートＡ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ポリエーテルイミド樹脂シートＡに電荷を注入してポリエーテルイミド樹脂シートＡを帯電させた。その後、電荷を注入したポリエーテルイミド樹脂シートＡを、接地されたアルミニウム箔で包み込んだ状態で１２時間に亘って保持することでポリエーテルイミド樹脂シートＡ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。

（比較例１）
ポリエーテルイミド樹脂シートＡに代えて、下記式（II）で示される繰り返し単位を有するポリエーテルイミド樹脂を含むポリエーテルイミド樹脂シートＢ（三菱樹脂社製 製品名「スペリオＵＴＦタイプ」）を用いた以外は、実施例１と同様にしてエレクトレットシートを作製した。

（電荷発生量）
エレクトレットシートを裁断することにより、一辺が５ｃｍの平面正方形状の試験片を得た。この試験片の表面及び裏面のそれぞれの中央部に、一辺が３ｃｍであり且つ厚みが０．３ｍｍの平面正方形状のアルミ箔を配設することにより試験体を得た。この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（Ｃ）を計測した。そして、電荷Ｑ（Ｃ）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。

製造直後のエレクトレットシートを２３℃、相対湿度５０％の恒温恒湿槽内に１時間に亘って放置した後に、エレクトレットシートの電荷発生量を測定し、結果を表１における「電荷発生量（初期）」の欄に記載した。

さらに、エレクトレットシートを８０℃、相対湿度５０％の恒温恒湿槽内に７日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５０％の恒温恒湿槽内に１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測定し、結果を表１における「電荷発生量（８０℃、７日）」の欄に記載した。

Claims (2)

1. 下記式（Ｉ）で示される繰り返し単位を有するポリエーテルイミド樹脂を含むポリエーテルイミド樹脂シートに電荷を注入して上記ポリエーテルイミド樹脂シートを帯電させてなることを特徴とするエレクトレットシート。
   

   
2. ポリエーテルイミド樹脂シートにコロナ放電処理によって電荷を注入してなることを特徴とする請求項１に記載のエレクトレットシート。