JP5795976B2 - 被コーティング物の表面に高圧電率の圧電性樹脂膜を形成する方法 - Google Patents
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膜に圧電性を付与するために、α型の結晶構造をβ型の結晶構造に変換する様々な試みがなされてきた。
a.圧電性樹脂を溶媒にて溶解し、この溶解液にシラン系カップリング剤を添加して圧電性樹脂膜形成用のコーティング溶液を作成する工程と、b.前記コーティング溶液を用いて被コーティング物の表面に圧電性樹脂膜を形成する工程と、c.前記圧電性樹脂膜を乾燥したのち、この圧電性樹脂膜に高電圧を印加して分極処理を行うことにより圧電性樹脂膜の圧電率を高める工程を含む。
極からなる装置を使用して処理することができる。
a. 圧電性樹脂であるフッ化ビニリデンと3フッ化エチレンの共重合体の粉末を減圧オーブンにて50℃で14時間乾燥した。
b. 次に、この粉末と溶媒であるジメチルホルムアミド(DMF)を1:99の割合で混合し、圧電性粉末1質量%の圧電性樹脂溶液を得た。
c. 次に、圧電性樹脂溶液に対して、シラン系カップリング剤(ジエトキシ(3−グリシジルオキシプロピル)メチルシランを0、0.1、0.5、1.0、1.5、2.0質量%で添加しシラン系カップリング剤の質量%を変えた6種の圧電性樹脂溶液を作成した。これらの溶液を本実施例では「溶液A」と称す。
d. 前記工程bで得た圧電性樹脂溶液に圧電性セラミック粉末であるチタン酸バリウム粉末を5質量%添加し、混合攪拌して圧電性セラミック粉末を混合した圧電性樹脂溶液を得た。
e. 次に、前記工程dで得た圧電性セラミック粉末を混合した圧電性樹脂溶液に対して、前記工程cと同様にしてシラン系カップリング剤の質量%を変えた6種の圧電性セラミック粉末を混合した圧電性樹脂溶液を作成した。これらの溶液を本実施例では「溶液B」と称す。
導電性基材1としてアルミニウム板を用いて、この導電性基材1表面に、スプレーガン(アネスト岩田製WA−100)を用いて、溶液Aをスプレーコーティングした。その後、熱風100℃にて溶媒を乾燥させ、厚さ約30μmの圧電性樹脂膜Aを得た。これを本実施例では「樹脂膜A」と称す。また、溶液Bからなる圧電性樹脂膜Bにおいても同様の方法を用いて厚さ約30μmの膜厚を得た。これを本実施例では「樹脂膜B」と称す。
圧電率はレオログラフソリッドS-1(東洋精機製)を用いて測定を行った。樹脂膜A
および樹脂膜Bの各シラン系カップリング剤添加量における圧電率の測定結果を図3に示す。シラン系カップリング剤を添加していない添加量0質量%における樹脂膜Aにおいては圧電率d31が4pC/N、樹脂膜Bにおいては圧電率d31が10pC/Nと双方ともにシラン系カップリング剤添加量0.1質量%の時よりも低い圧電率であった。この事からもシラン系カップリング剤を溶液Aおよび溶液Bに添加する事により、圧電率が著しく向上できる事が確認された。また、樹脂膜Aおよび樹脂膜Bの双方とも、シラン系カップリング剤添加量1.0質量%の時が最も圧電率d31が高く、樹脂膜Aでd31が12pC/N、圧電性セラミック粉末を添加した樹脂膜Bでd31が16pC/Nであった。しかしながら、1.5、2.0質量%と添加量の増加に伴って、圧電率が低下する傾向があった。これはシラン系カップリング剤の量が増加した事により、樹脂膜Aおよび樹脂膜Bと過剰な架橋反応を起こし、樹脂膜内部でのβ型結晶構造の配向が乱れた為と考えられる。
2 圧電性樹脂膜
3 圧電性セラミック粉末を混合した圧電性樹脂膜
4 上部電極
5 リード線
6 高電圧発生器
Claims (5)
- a.ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとフッ化エチレンの共重合体の1つ又は2
つの混合体から成る圧電性樹脂を溶媒にて溶解し、この溶解液に前記圧電性樹脂との反応性基と、被コーティング物との反応性加水分解性基とを有するシラン系カップリング剤を添加して圧電性樹脂膜形成用のコーティング溶液を作成する工程と、
b.前記コーティング溶液を被コーティング物の表面にスプレーすることにより圧電性樹
脂膜を形成する工程と、
c.前記圧電性樹脂膜を乾燥したのち、この圧電性樹脂膜に高電圧を印加して分極処理を行うことにより圧電性樹脂膜の圧電率を高める工程と、
d.からなる被コーティング物の表面に高圧電率の圧電性樹脂膜を形成する方法。 - 前記請求項1に記載のシラン系カップリング剤は、被コーティング物との反応性の基が、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アセトキシ基、ハロゲン基の加水分解性基の1種を圧電性樹脂を溶解した溶液の存在下で添加することを特徴とする被コーティング物の表面に高圧電率の圧電性樹脂膜を形成する方法。
- 前記請求項1に記載の溶媒として、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド及びN,N−ジメチルアセトアミド、アセトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフランからなる群より選択された少なくとも1種が用いられることを特徴とする被コーティング物の表面に高圧電率の圧電性樹脂膜を形成する方法。
- 前記請求項1に記載のスプレー法として静電スプレー法が用いられることを特徴とする被コーティング物の表面に圧電性樹脂膜を形成する方法。
- 前記請求項1に記載のシラン系カップリング剤が溶液に対して0.001〜1質量%添加されていることを特徴とする被コーティング物の表面に圧電性樹脂膜を形成する方法。
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