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技術 センサ材料、センサおよび電子装置

出願人 三井化学株式会社学校法人関西大学
発明者 丸子展弘中村雄三江里口真男又吉智也田實佳郎
出願日 2018年9月3日 (2年2ヶ月経過) 出願番号 2018-164615
公開日 2020年3月12日 (8ヶ月経過) 公開番号 2020-037633
状態 未査定
技術分野 圧電、電歪、磁歪装置 積層体(2) 高分子成形体の処理 高分子成形体の製造
主要キーワード 変位検知センサ 変位検知装置 振動検知装置 プラチナ箔 非多孔性フィルム 衝撃検知装置 摩擦磨耗 溶融ウェブ
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課題

多くの電荷を取り出すことが可能なセンサ材料を提供する。

解決手段

エレクトレット化フィルム(A)と、エレクトレット化フィルム(A)の少なくとも一方の面に設けられた電極層(B)と、を備え、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)との間の一部に、電気的に絶縁された領域を有するセンサ材料。

概要

背景

エレクトレット化フィルムは、外部に電界が存在しない状態でも内部に電荷を保持して外部に対して電界を形成するフィルムであり、センサ材料として用いることが検討されている。
このようなエレクトレット化フィルムに関する技術としては、例えば、特許文献1(特開平8−41260号公報)および特許文献2(特開2010−89496号公報)に記載のものが挙げられる。

特許文献1には、環状オレフィン系樹脂(A)と、高分子化合物不飽和カルボン酸およびその誘導体から選ばれる少なくとも1種の変性単量体グラフト共重合してなる変性高分子化合物(B)とを含む樹脂組成物からなるエレクトレットが記載されている。

また、特許文献2には、エレクトレット化フィルム(A)の少なくとも片方の面に、表面抵抗値が1×10−2〜9×107Ωである導電層(E)を設けた誘電体フィルム(B)を、接着剤層(C)を介して積層したことを特徴とする導電層を備えたエレクトレット(F)が記載されている。

概要

多くの電荷を取り出すことが可能なセンサ材料を提供する。エレクトレット化フィルム(A)と、エレクトレット化フィルム(A)の少なくとも一方の面に設けられた電極層(B)と、を備え、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)との間の一部に、電気的に絶縁された領域を有するセンサ材料。

目的

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、多くの電荷を取り出すことが可能なセンサ材料を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

エレクトレット化フィルム(A)と、前記エレクトレット化フィルム(A)の少なくとも一方の面に設けられた電極層(B)とを備え、前記エレクトレット化フィルム(A)と前記電極層(B)との間の一部に、電気的に絶縁された領域を有するセンサ材料

請求項2

請求項1に記載のセンサ材料において、前記エレクトレット化フィルム(A)のガラス転移温度が80℃以上であるセンサ材料。

請求項3

請求項1または2に記載のセンサ材料において、前記エレクトレット化フィルム(A)の厚み方向に荷重0.5N、動的荷重±0.25N、周波数110Hz、温度23℃、湿度50%の条件で押圧力を加えて測定される、厚み方向の圧電定数d33の絶対値が30pC/N以上であるセンサ材料。

請求項4

請求項1乃至3のいずれか一項に記載のセンサ材料において、前記エレクトレット化フィルム(A)の周波数1MHzでの比誘電率が3.0以下であるセンサ材料。

請求項5

請求項1乃至4のいずれか一項に記載のセンサ材料において、ASTMD570に準拠して測定される、温度23℃の水中に24時間浸漬した際の前記エレクトレット化フィルム(A)の吸水率が0.3質量%以下であるセンサ材料。

請求項6

請求項1乃至5のいずれか一項に記載のセンサ材料において、フィルム状またはシート状であるセンサ材料。

請求項7

請求項1乃至6のいずれか一項に記載のセンサ材料において、前記エレクトレット化フィルム(A)の厚みが5μm以上500μm以下であるセンサ材料。

請求項8

請求項1乃至7のいずれか一項に記載のセンサ材料において、前記エレクトレット化フィルム(A)は非多孔性フィルムであるセンサ材料。

請求項9

請求項1乃至8のいずれか一項に記載のセンサ材料において、前記エレクトレット化フィルム(A)は環状オレフィン系重合体およびフッ素系樹脂からなる群から選択される一種または二種以上の樹脂を含むセンサ材料。

請求項10

請求項1乃至9のいずれか一項に記載のセンサ材料において、前記エレクトレット化フィルム(A)の少なくとも一方の面の一部分に、粘接着層(C)をさらに備え、前記粘接着層(C)上に前記電極層(B)が位置するセンサ材料。

請求項11

請求項10に記載のセンサ材料において、前記エレクトレット化フィルム(A)の一面の全体の面積をS0とし、前記エレクトレット化フィルム(A)の前記一面における前記粘接着層(C)が形成された部分の面積をS1としたとき、100×S1/S0で表される粘接着層(C)の占有面積率が0.1%以上99%以下であるセンサ材料。

請求項12

請求項10または11に記載のセンサ材料において、前記粘接着層(C)は、前記エレクトレット化フィルム(A)の一面の全体にわたって一様に形成されているセンサ材料。

請求項13

請求項10乃至12のいずれか一項に記載のセンサ材料において、前記粘接着層(C)の少なくとも一部は、前記エレクトレット化フィルム(A)の一面にパターン状に形成されているセンサ材料。

請求項14

請求項1乃至13のいずれか一項に記載のセンサ材料において、前記エレクトレット化フィルム(A)および前記電極層(B)を包装するための包装材をさらに備え、前記エレクトレット化フィルム(A)および前記電極層(B)が前記包装材によりラミネート包装されているセンサ材料。

請求項15

請求項1乃至14のいずれか一項に記載のセンサ材料において、前記エレクトレット化フィルム(A)の周縁部の少なくとも一部と、前記電極層(B)の周縁部の少なくとも一部とが固定されているセンサ材料。

請求項16

請求項1乃至15のいずれか一項に記載のセンサ材料において、圧電センサまたは焦電センサに用いられるセンサ材料。

請求項17

請求項1乃至16のいずれか一項に記載のセンサ材料を備えるセンサ。

請求項18

圧電センサまたは焦電センサである、請求項17に記載のセンサ。

請求項19

請求項17または18に記載のセンサを備える電子装置

請求項20

請求項19に記載の電子装置において、生体信号取得装置振動検知装置衝撃検知装置および変位検知装置から選択される電子装置。

技術分野

0001

本発明は、センサ材料センサおよび電子装置に関する。

背景技術

0002

エレクトレット化フィルムは、外部に電界が存在しない状態でも内部に電荷を保持して外部に対して電界を形成するフィルムであり、センサ材料として用いることが検討されている。
このようなエレクトレット化フィルムに関する技術としては、例えば、特許文献1(特開平8−41260号公報)および特許文献2(特開2010−89496号公報)に記載のものが挙げられる。

0003

特許文献1には、環状オレフィン系樹脂(A)と、高分子化合物不飽和カルボン酸およびその誘導体から選ばれる少なくとも1種の変性単量体グラフト共重合してなる変性高分子化合物(B)とを含む樹脂組成物からなるエレクトレットが記載されている。

0004

また、特許文献2には、エレクトレット化フィルム(A)の少なくとも片方の面に、表面抵抗値が1×10−2〜9×107Ωである導電層(E)を設けた誘電体フィルム(B)を、接着剤層(C)を介して積層したことを特徴とする導電層を備えたエレクトレット(F)が記載されている。

先行技術

0005

特開平8−41260号公報
特開2010−89496号公報

発明が解決しようとする課題

0006

エレクトレット化フィルムをセンサ材料として用いる場合、エレクトレット化フィルムに保持された電荷を利用して発生させた電荷を外部に取り出すことが必要である。この電荷を外部に取り出すためには、エレクトレット化フィルムの少なくとも片方の面、好ましくは両面に、電気信号を伝達するための電極層を形成する必要がある。
しかしながら、本発明者らの検討によれば、エレクトレット化フィルムの両面に電極層を形成すると、エレクトレット化フィルムの表面に保持された電荷が消失してしまい、その結果、エレクトレット化フィルムに保持された電荷を有効に利用することができず、発生させた電荷を外部に十分に取りだすことができない場合があることが明らかになった。
すなわち、従来のエレクトレット化フィルムを用いたセンサ材料は、保持された電荷を有効に利用し、発生させた電荷を外部に取り出すという点で改善の余地があった。

0007

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、多くの電荷を取り出すことが可能なセンサ材料を提供するものである。

課題を解決するための手段

0008

本発明者らは、上記課題を達成するために鋭意検討を重ねた。その結果、エレクトレット化フィルムと電極層との間の一部に、電気的に絶縁された領域を設けることによって、多くの電荷を取り出すことが可能なセンサ材料が得られることを見出して、本発明を完成させた。

0009

本発明によれば、以下に示すセンサ材料、センサおよび電子装置が提供される。

0010

[1]
エレクトレット化フィルム(A)と、上記エレクトレット化フィルム(A)の少なくとも一方の面に設けられた電極層(B)と、を備え、
上記エレクトレット化フィルム(A)と上記電極層(B)との間の一部に、電気的に絶縁された領域を有するセンサ材料。
[2]
上記[1]に記載のセンサ材料において、
上記エレクトレット化フィルム(A)のガラス転移温度が80℃以上であるセンサ材料。
[3]
上記[1]または[2]に記載のセンサ材料において、
上記エレクトレット化フィルム(A)の厚み方向に荷重0.5N、動的荷重±0.25N、周波数110Hz、温度23℃、湿度50%の条件で押圧力を加えて測定される、厚み方向の圧電定数d33の絶対値が30pC/N以上であるセンサ材料。
[4]
上記[1]乃至[3]のいずれか一つに記載のセンサ材料において、
上記エレクトレット化フィルム(A)の周波数1MHzでの比誘電率が3.0以下であるセンサ材料。
[5]
上記[1]乃至[4]のいずれか一つに記載のセンサ材料において、
ASTMD570に準拠して測定される、温度23℃の水中に24時間浸漬した際の上記エレクトレット化フィルム(A)の吸水率が0.3質量%以下であるセンサ材料。
[6]
上記[1]乃至[5]のいずれか一つに記載のセンサ材料において、
フィルム状またはシート状であるセンサ材料。
[7]
上記[1]乃至[6]のいずれか一つに記載のセンサ材料において、
上記エレクトレット化フィルム(A)の厚みが5μm以上500μm以下であるセンサ材料。
[8]
上記[1]乃至[7]のいずれか一つに記載のセンサ材料において、
上記エレクトレット化フィルム(A)は非多孔性フィルムであるセンサ材料。
[9]
上記[1]乃至[8]のいずれか一つに記載のセンサ材料において、
上記エレクトレット化フィルム(A)は環状オレフィン系重合体およびフッ素系樹脂からなる群から選択される一種または二種以上の樹脂を含むセンサ材料。
[10]
上記[1]乃至[9]のいずれか一つに記載のセンサ材料において、
上記エレクトレット化フィルム(A)の少なくとも一方の面の一部分に、粘接着層(C)をさらに備え、上記粘接着層(C)上に上記電極層(B)が位置するセンサ材料。
[11]
上記[10]に記載のセンサ材料において、
上記エレクトレット化フィルム(A)の一面の全体の面積をS0とし、
上記エレクトレット化フィルム(A)の上記一面における上記粘接着層(C)が形成された部分の面積をS1としたとき、
100×S1/S0で表される粘接着層(C)の占有面積率が0.1%以上99%以下であるセンサ材料。
[12]
上記[10]または[11]に記載のセンサ材料において、
上記粘接着層(C)は、上記エレクトレット化フィルム(A)の一面の全体にわたって一様に形成されているセンサ材料。
[13]
上記[10]乃至[12]のいずれか一つに記載のセンサ材料において、
上記粘接着層(C)の少なくとも一部は、上記エレクトレット化フィルム(A)の一面にパターン状に形成されているセンサ材料。
[14]
上記[1]乃至[13]のいずれか一つに記載のセンサ材料において、
上記エレクトレット化フィルム(A)および上記電極層(B)を包装するための包装材をさらに備え、
上記エレクトレット化フィルム(A)および上記電極層(B)が上記包装材によりラミネート包装されているセンサ材料。
[15]
上記[1]乃至[14]のいずれか一つに記載のセンサ材料において、
上記エレクトレット化フィルム(A)の周縁部の少なくとも一部と、上記電極層(B)の周縁部の少なくとも一部とが固定されているセンサ材料。
[16]
上記[1]乃至[15]のいずれか一つに記載のセンサ材料において、
圧電センサまたは焦電センサに用いられるセンサ材料。
[17]
上記[1]乃至[16]のいずれか一つに記載のセンサ材料を備えるセンサ。
[18]
圧電センサまたは焦電センサである、上記[17]に記載のセンサ。
[19]
上記[17]または[18]に記載のセンサを備える電子装置。
[20]
上記[19]に記載の電子装置において、
生体信号取得装置振動検知装置衝撃検知装置および変位検知装置から選択される電子装置。

発明の効果

0011

本発明によれば、多くの電荷を取り出すことが可能なセンサ材料を提供することができる。

図面の簡単な説明

0012

本発明に係る実施形態のセンサ材料の構造の一例を模式的に示した断面図である。
本発明に係る実施形態のセンサ材料の構造の一例を模式的に示した断面図である。
本発明に係る実施形態のセンサ材料の構造の一例を模式的に示した断面図である。
本発明に係る実施形態のセンサ材料の構造の一例を模式的に示した断面図である。
実施例1のエレクトレット化フィルムA1を備えるセンサ材料により得られた生体信号を示す図である。

0013

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には共通の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは一致していない。また、数値範囲の「A〜B」は特に断りがなければ、A以上B以下を表す。

0014

1.積層体
以下、本実施形態に係るセンサ材料50について説明する。
図1図4は、本発明に係る実施形態のセンサ材料50の構造の一例を模式的に示した断面図である。

0015

図1に示すように、本実施形態に係るセンサ材料50は、エレクトレット化フィルム(A)と、エレクトレット化フィルム(A)の少なくとも一方の面に設けられた電極層(B)と、を備え、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)との間の一部に、電気的に絶縁された領域を有する。

0016

エレクトレット化フィルムをセンサ材料として用いる場合、エレクトレット化フィルムに保持された電荷を利用して発生させた電荷を外部に取り出すことが必要である。この電荷を外部に取り出すためには、エレクトレット化フィルムの少なくとも片方の面、好ましくは両面に、電気信号を伝達するための電極層を形成する必要がある。
しかしながら、本発明者らの検討によれば、エレクトレット化フィルムの両面に電極層を形成すると、エレクトレット化フィルムの表面に保持された電荷が消失してしまい、その結果、エレクトレット化フィルムに保持された電荷を有効に利用することができず、発生させた電荷を外部に十分に取りだすことができない場合があることが明らかになった。
すなわち、従来のエレクトレット化フィルムを用いたセンサ材料は、保持された電荷を有効に利用し、発生させた電荷を外部に取り出すという点で改善の余地があった。
本発明者らは、上記課題を達成するために鋭意検討を重ねた。その結果、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)との間の一部に、電気的に絶縁された領域を設けることによって、多くの電荷を取り出すことが可能なセンサ材料50が得られることを初めて見出した。
この理由は明らかではないが、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)との間の一部に、電気的に絶縁された領域を設けることによって、エレクトレット化フィルム(A)の両側全面が電極層(B)と直接接触した状態で覆われることを抑制できるため、エレクトレット化フィルム(A)の表面にたまった電荷が電極層(B)を通じて消失し難くなると考えられる。また、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)との間の空間に保持された電荷を有効に利用することができるため、エレクトレット化フィルム(A)から電荷を外部に取り出すことが可能となる。
すなわち、本実施形態に係るセンサ材料50は、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)との間の一部に、電気的に絶縁された領域を設けることによって、エレクトレット化フィルム(A)の表面にたまった電荷の消失を抑制しながら、エレクトレット化フィルム(A)から多くの電荷を取り出すことが可能となる。

0017

ここで、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)との間の一部に存在する電気的に絶縁された領域は、例えば、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)である金属箔とを粘着剤接着剤を使用せずにただ単に重ねることによって形成することができる。エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)である金属箔とを粘着剤や接着剤を使用せずにただ単に重ねると、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)との間の一部は完全に密着しないため空乏層を生じさせることができる。
ここで、電気的に絶縁された領域は、エレクトレット化フィルム(A)の少なくとも一方の面に存在すればよい。エレクトレット化フィルム(A)の少なくとも一方の面のみに電気的に絶縁された領域を有する場合、電気的に絶縁された領域が無い側の電極層(B)は、エレクトレット化フィルム(A)の表面に直接形成されていてもよい。この場合、電極層(B)は、導電性塗料の塗工や金属の蒸着等によって形成してもよい。

0018

また、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)との間の一部に存在する電気的に絶縁された領域は、例えば、エレクトレット化フィルム(A)の少なくとも一方の面の一部分に粘接着層(C)を設け、粘接着層(C)上に電極層(B)を配置することによっても形成することができる。
すなわち、図2に示すように、本実施形態に係るセンサ材料50が、エレクトレット化フィルム(A)の少なくとも一方の面の一部分に粘接着層(C)をさらに備え、粘接着層(C)上に電極層(B)が位置する構成とすることによって、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)との間の一部に、電気的に絶縁された領域を形成することができる。
ここで、粘接着層(C)は、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)とを接着させる役割を有する。
粘接着層(C)はエレクトレット化フィルム(A)の少なくとも一方の面の一部分に設けられていればよいが、エレクトレット化フィルム(A)の表面に保持された電荷の消失をより一層抑制する観点から、エレクトレット化フィルム(A)の両面のそれぞれ一部分に設けられていることが好ましい。
ここで、エレクトレット化フィルム(A)の一方の面の一部分のみに粘接着層(C)が設けられている場合、粘接着層(C)が設けられていない側の電極層(B)は、エレクトレット化フィルム(A)の表面に直接形成されていてもよい。この場合、電極層(B)は、導電性塗料の塗工や金属の蒸着等によって形成してもよい。
本実施形態において、粘着層と接着層を総称して粘接着層と呼ぶ。

0019

本実施形態に係るセンサ材料50において、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)との接着性をより良好に保つ観点から、粘接着層(C)がエレクトレット化フィルム(A)の一面の全体にわたって一様に形成されていることが好ましい。

0020

本実施形態に係るセンサ材料50において、粘接着層(C)の少なくとも一部は、エレクトレット化フィルム(A)の一面にパターン状に形成されていることが好ましい。こうすることで、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)との接着性をより良好に保ちながら、エレクトレット化フィルム(A)からより多くの電荷を取り出すことが可能となる。
ここで、パターン状とは、例えば、ドット状、格子状、網目状、線状、ストライプ状、ジグザグ状等の同形状のパターン、または、複数の形状を組み合わせた形状のパターンが規則的に繰り返し並んで形成され、隣り合うパターンの間に隙間がある形状あるいは配置を意味する。

0021

本実施形態に係るセンサ材料50において、エレクトレット化フィルム(A)の一面の全体の面積をS0とし、エレクトレット化フィルム(A)の上記一面における粘接着層(C)が形成された部分の面積をS1としたとき、100×S1/S0で表される粘接着層(C)の占有面積率が、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)との接着性をより良好に保つ観点から、0.1%以上が好ましく、0.2%以上がより好ましく、0.5%以上がさらに好ましく、1.0%以上が特に好ましい。
また、本実施形態に係るセンサ材料50において、エレクトレット化フィルム(A)からより多くの電荷を取り出す観点から、100×S1/S0で表される粘接着層(C)の占有面積率は、99%以下が好ましく、90%以下がより好ましく、80%以下がさらに好ましく、70%以下が特に好ましい。

0022

図3に示すように、本実施形態に係るセンサ材料50は、エレクトレット化フィルム(A)および電極層(B)を包装するための包装材10をさらに備えてもよい。この場合、エレクトレット化フィルム(A)および電極層(B)が包装材10によりラミネート包装されている。これにより、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)との間に粘着剤や接着剤を設けなくても、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)とがずれてしまったり、剥がれてしまったりすることを抑制することができる。ラミネート包装された袋内は、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)との間に形成された、電気的に絶縁された領域が消失しない程度の減圧状態が好ましい。
包装材10としては、特に限定されず、公知のラミネートフィルムを用いることができる。センサ材料50の長期信頼性を向上させる観点から、ガスバリア性に優れたラミネートフィルムが好ましく、100℃以上の高温下で保持されても形状および接着性を維持できる耐熱性の高いラミネートフィルムがさらに好ましい。

0023

図4に示すように、本実施形態に係るセンサ材料50は、エレクトレット化フィルム(A)の周縁部の少なくとも一部と、電極層(B)の周縁部の少なくとも一部とが固定されていてもよい。この場合、エレクトレット化フィルム(A)および電極層(B)が固定材20により固定されている。これにより、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)との間に粘着剤や接着剤を設けなくても、エレクトレット化フィルム(A)と電極層(B)とがずれてしまったり、剥がれてしまったりすることを抑制することができる。固定材20としては特に限定されず、例えば、粘着剤や接着剤、粘着テープ接着テープクリップ等が挙げられる。

0024

本実施形態に係るセンサ材料50の形状は特に限定されないが、例えば、フィルム状、シート状、板状等が挙げられる。これらの中でもフィルム状またはシート状が好ましい。

0025

次に、本実施形態に係るセンサ材料50を構成する各層について説明する。

0026

<エレクトレット化フィルム(A)>
本実施形態に係るエレクトレット化フィルム(A)は、電荷保持性や柔軟性、成形性、取扱い性コスト等のバランスの観点から、樹脂を含むことが好ましく、吸湿性が低くて絶縁性に優れており、電荷保持力が高いことから、熱可塑性樹脂を含むことがより好ましい。
エレクトレット化フィルム(A)を構成する熱可塑性樹脂としては特に限定されないが、例えば、環状オレフィン系重合体、ポリエチレン系樹脂ポリプロピレン系樹脂ポリ−4−メチルペンテンエチレン−プロピレンゴムエチレンプロピレンジエン共重合体等のポリオレフィン系樹脂;エチレン−酢酸ビニル共重合体ポリスチレン系樹脂ポリ塩化ビニル塩素化ポリ塩化ビニル塩素化ポリエチレンポリ塩化ビニリデン等の塩素系樹脂含フッ素環状オレフィン系重合体ポリテトラフルオロエチレンポリクロロトリフルオロエチレンポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニルパーフルオロアルコキシフッ素樹脂テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体等のフッ素系樹脂;ポリシアン化ビニル、ポリシアン化ビニリデン等のシア系樹脂ポリエチレンテレフタレートポリブチレンテレフタレートポリエチレンナフタレートポリ乳酸樹脂等のポリエステル系樹脂ナイロン6ナイロン66ナイロン11、ポリメタキシレンアジパミド等のポリアミド系樹脂;(メタアクリル系樹脂ポリイミド系樹脂ポリエーテルイミド系樹脂ポリアミドイミド系樹脂ポリカーボネート系樹脂変性ポリフェニレンエーテル系樹脂ポリアセタール系樹脂ポリアリレート系樹脂ポリスルホン系樹脂ポリエーテルスルホン系樹脂ポリフェニレンスルフィド系樹脂ポリエーテルエーテルケトン系樹脂;ポリベンゾイミダゾール系樹脂ポリベンゾオキサゾール系樹脂;ポリメチルペンテン系樹脂等が挙げられる。
これらの熱可塑性樹脂は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用して用いてもよい。

0027

これらの中でも、熱可塑性樹脂としては、絶縁性に優れており電荷保持力が高いことから、ポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂およびポリスチレン系樹脂からなる群から選択される一種または二種以上の樹脂が好ましく、環状オレフィン系重合体およびフッ素系樹脂からなる群から選択される一種または二種以上の樹脂がより好ましく、環状オレフィン系重合体および含フッ素環状オレフィン系重合体からなる群から選択される一種または二種以上の樹脂がさらに好ましく、環状オレフィン系重合体が特に好ましい。

0028

本実施形態に係るエレクトレット化フィルム(A)中の樹脂の含有量は特に限定されないが、エレクトレット化フィルム(A)全体を100質量%としたとき、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上であり、好ましくは100質量%以下である。
これにより、電荷保持性、機械的特性、取扱い性、成形性、柔軟性、耐熱性、耐湿性、透明性等のバランスにより優れたエレクトレット化フィルム(A)を得ることができる。

0029

本実施形態に係るエレクトレット化フィルム(A)は、単層であっても、二種以上の層であってもよい。すなわち、エレクトレット化フィルム(A)の数は1枚以上とすることができる。
また、エレクトレット化フィルム(A)を形成するために使用する樹脂フィルムの形態としては、無延伸フィルムであってもよいし、一軸方向または二軸方向に延伸したフィルムであってもよいが、エレクトレット化フィルム(A)の耐熱性や機械的強度を向上させる観点から、一軸方向または二軸方向に延伸したフィルムであることが好ましい。

0030

本実施形態に係るエレクトレット化フィルム(A)は、多孔性フィルムであっても、非多孔性フィルムであってもよいが、センサ材料50の長期信頼性を良好にできる観点から、非多孔性フィルムであることが好ましい。

0031

本実施形態に係るエレクトレット化フィルム(A)は、柔軟性や透明性をより良好にする観点から、エレクトレット化フィルム中の無機充填材の含有量が、エレクトレット化フィルム(A)の全体を100質量%としたとき、0質量%以上30質量%以下であることが好ましく、0質量%以上20質量%以下であることが好ましく、0質量%以上10質量%以下であることがより好ましく、0質量%以上5質量%以下であることが特に好ましい。
このような無機充填材としては、例えば、炭酸カルシウム焼成クレーシリカけいそう土白土タルク酸化チタン硫酸バリウムアルミナゼオライトマイカセリサイトベントナイトセピオライトバーミキュライトドロマイトワラストナイトガラスファイバー等が挙げられる。

0032

本実施形態に係るエレクトレット化フィルム(A)は、高温下での電荷保持性をより向上させる観点から、ガラス転移温度が80℃以上であることが好ましく、100℃以上であることがより好ましく、110℃以上であることがさらに好ましく、120℃以上であることが特に好ましい。
また、本実施形態に係るエレクトレット化フィルム(A)は、柔軟性および透明性を向上させる観点から、ガラス転移温度が220℃以下であることが好ましく、200℃以下であることがより好ましく、180℃以下であることがさらに好ましい。

0033

本実施形態に係るエレクトレット化フィルム(A)の周波数1MHzでの比誘電率は、電荷保持性をより向上させ、感度がより優れるセンサ材料50を得る観点から、3.0以下であることが好ましく、2.5以下であることがより好ましい。

0034

本実施形態に係るエレクトレット化フィルム(A)は、センサ材料50の感度を良好にする観点から、エレクトレット化フィルム(A)の厚み方向に荷重0.5N、動的荷重±0.25N、周波数110Hz、温度23℃、湿度50%の条件で押圧力を加えて測定される、厚み方向の圧電定数d33の絶対値が好ましくは30pC/N以上であり、より好ましくは50pC/N以上であり、さらに好ましくは100pC/N以上であり、さらにより好ましくは150pC/N以上であり、特に好ましくは180pC/N以上である。
また、上記厚み方向の圧電定数d33の絶対値の上限値は特に限定されないが、高温下での電荷保持性をより良好にする観点から、500pC/N以下が好ましく、400pC/N以下がより好ましく、300pC/N以下がさらに好ましい。
このような圧電定数d33を達成するためには、例えば、コロナ荷電処理の方法を工夫することが重要となる。

0035

本実施形態に係るエレクトレット化フィルム(A)は、高温高湿度下での電荷保持性をより向上させ、長期信頼性により優れるセンサ材料50を得る観点から、ASTMD570に準拠して測定される、温度23℃の水中に24時間浸漬した際の吸水率が0.3質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以下であることがより好ましく、0.05質量%以下であることがさらに好ましい。本実施形態に係るエレクトレット化フィルム(A)の吸水率の下限は特に限定されないが、例えば、0.0001質量%以上である。

0036

本実施形態に係るエレクトレット化フィルム(A)の厚みは特に限定されないが、例えば5μm以上500μm以下であり、好ましくは10μm以上300μm以下であり、より好ましくは15μm以上200μm以下である。本実施形態に係るエレクトレット化フィルム(A)の厚みがこの範囲内であると、機械的特性、取扱い性、成形性等のバランスがより優れている。

0037

(環状オレフィン系重合体)
本実施形態に係るエレクトレット化フィルム(A)は環状オレフィン系重合体を含むことが好ましい。これにより、厚み方向の圧電定数d33をより一層良好にすることができる。また、温度変化に対する電荷の発生量焦電性)を小さくすることができるため、温度変化の影響が小さいセンサ材料50を得ることができる。

0038

環状オレフィン系重合体としては、例えば、エチレンまたはα−オレフィン環状オレフィンとの共重合体および環状オレフィンの開環重合体から選択される少なくとも一種が挙げられる。

0039

エチレンまたはα−オレフィンと環状オレフィンとの共重合体としては、例えば、国際公開第2008/047468号の段落0030〜0123に記載の重合体を用いることができる。

0040

例えば、繰り返し構造単位の少なくとも一部に脂環族構造を有する重合体(以下、単に「脂環族構造を有する重合体」ともいう)であり、重合体の繰り返し単位の少なくとも一部に脂環族構造を有するものであればよく、具体的には下記式(1)で表される1種ないし2種以上の構造を有する重合体を含むことが好ましい。

0041

ここで、上記式(1)中、x、yは共重合比を示し、0/100≦y/x≦95/5を満たす実数である。x、yはモル基準である。
nは置換基Qの置換数を示し、0≦n≦2の実数である。
Raは、炭素原子数2〜20の炭化水素基よりなる群から選ばれる2+n価の基である。
Rbは、水素原子、または炭素原子数1〜10の炭化水素基よりなる群から選ばれる1価の基である。
Rcは、炭素原子数2〜10の炭化水素基よりなる群から選ばれる4価の基である。
Qは、COORd(Rdは、水素原子、または炭素原子数1〜10の炭化水素基よりなる群から選ばれる1価の基である。)である。
Ra、Rb、RcおよびQは、それぞれ1種であってもよく、2種以上を任意の割合で有していてもよい。

0042

また、上記式(1)において、Raは、好ましくは、炭素原子数2〜12の炭化水素基から選ばれる1種ないし2種以上の2価の基であり、さらに好ましくはn=0の場合、下記式(2)で表される2価の基であり、最も好ましくは、下記式(2)において、pが0または1である2価の基である。Raの構造は1種のみ用いても、2種以上を併用しても構わない。

0043

ここで、上記式(2)中、pは、0〜2の整数である。

0044

また、エチレンまたはα−オレフィンと環状オレフィンとの共重合体としては、下記式(3)で表現される環状オレフィン系共重合体である。例えば、エチレンまたは炭素原子数が3〜30の直鎖状または分岐状のα−オレフィン由来構成単位(A)と、環状オレフィン由来の構成単位(B)とからなる。

0045

ここで、上記式(3)中、Raは、炭素原子数2〜20の炭化水素基よりなる群から選ばれる2価の基である。
Rbは、水素原子、または炭素原子数1〜10の炭化水素基よりなる群から選ばれる1価の基である。
RaおよびRbは、それぞれ1種であってもよく、2種以上を任意の割合で有していてもよい。
x、yは共重合比を示し、5/95≦y/x≦95/5を満たす実数である。好ましくは50/50≦y/x≦95/5、さらに好ましくは、55/45≦y/x≦80/20である。x、yはモル基準である。

0046

エチレンまたはα−オレフィンと環状オレフィンとの共重合体は、エチレンおよび環状オレフィンからなる共重合体が好ましく、環状オレフィンがビシクロ[2.2.1]−2−ヘプテンテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、1,4−メタノ−1,4,4a,9a−テトラヒドロフルオレンシクロペンタジエンベンザイン付加物およびシクロペンタジエン−アセナフチレン付加物からなる群から選ばれる一種または二種以上であるものが好ましく、ビシクロ[2.2.1]−2−ヘプテンおよびテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセンから選択される少なくとも一種であるものがより好ましい。
エチレンまたはα−オレフィンと環状オレフィンとの共重合体としては、上記式(1)で表される1種ないし2種以上の構造を有する重合体または上記式(3)で表現される環状オレフィン系共重合体が水素添加処理された重合体であってもよい。

0047

また、環状オレフィン系重合体としては、環状オレフィンの開環重合体を用いることができる。
環状オレフィンの開環重合体としては、例えば、ノルボルネン系単量体の開環重合体およびノルボルネン系単量体とこれと開環共重合可能なその他の単量体との開環重合体、ならびにこれらの水素化物等が挙げられる。

0048

ノルボルネン系単量体としては、例えば、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン慣用名:ノルボルネン)およびその誘導体(環に置換基を有するもの)、トリシクロ[4.3.01,6.12,5]デカ−3,7−ジエン(慣用名ジシクロペンタジエン)およびその誘導体、7,8−ベンゾトリシクロ[4.3.0.12,5]デカ−3−エン(慣用名メタノテトラヒドロフルオレン:1,4−メタノ−1,4,4a,9a−テトラヒドロフルオレンともいう)およびその誘導体、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(慣用名:テトラシクロドデセン)およびその誘導体、等が挙げられる。
これらの誘導体の環に置換される置換基としては、アルキル基アルキレン基ビニル基アルコキシカルボニル基アルキリデン基等が挙げられる。なお、置換基は、1個または2個以上を有することができる。このような環に置換基を有する誘導体としては、例えば、8−メトキシカルボニル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−メトキシカルボニル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−エチリデン−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン等が挙げられる。
これらのノルボルネン系単量体は、それぞれ単独であるいは2種以上を組み合わせて用いられる。

0049

ノルボルネン系単量体の開環重合体、またはノルボルネン系単量体とこれと開環共重合可能なその他の単量体との開環重合体は、単量体成分を、公知の開環重合触媒の存在下で重合して得ることができる。
開環重合触媒としては、例えば、ルテニウムオスミウム等の金属のハロゲン化物と、硝酸塩またはアセチルアセトン化合物と、還元剤とからなる触媒チタンジルコニウムタングステンモリブデン等の金属のハロゲン化物またはアセチルアセトン化合物と、有機アルミニウム化合物とからなる触媒;等を用いることができる。
ノルボルネン系単量体と開環共重合可能なその他の単量体としては、例えば、シクロヘキセンシクロヘプテンシクロオクテン等の単環の環状オレフィン系単量体等を挙げることができる。

0050

ノルボルネン系単量体の開環重合体の水素化物や、ノルボルネン系単量体とこれと開環共重合可能なその他の単量体との開環重合体の水素化物は、通常、上記開環重合体の重合溶液に、ニッケルパラジウム等の遷移金属を含む公知の水素化触媒を添加し、炭素−炭素不飽和結合水素化することにより得ることができる。

0051

本実施形態において環状オレフィン系重合体は1種類を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。

0052

本実施形態に係るエレクトレット化フィルム(A)中の環状オレフィン系重合体の含有量は特に限定されないが、エレクトレット化フィルム(A)全体を100質量%としたとき、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上であり、好ましくは100質量%以下である。
これにより、高温や高温高湿度下での電荷保持性、機械的特性、取扱い性、成形性、柔軟性、耐熱性、耐湿性、透明性等のバランスにより優れたエレクトレット化フィルム(A)を得ることができる。

0053

添加剤
本実施形態に係るエレクトレット化フィルム(A)には、目的に応じて、各種添加剤を添加してもよい。添加剤の添加量は、本発明の目的を損なわない範囲内で用途に応じて適宜選択される。
上記添加剤としては、耐熱安定剤、耐候安定剤スリップ剤、耐放射線剤可塑剤滑剤離型剤核剤摩擦磨耗向上剤難燃剤帯電防止剤着色剤防曇剤アンチブロッキング剤耐衝撃剤、表面ぬれ改善剤塩酸吸収剤および金属不活性化剤からなる群から選択される一種または二種以上の添加剤が挙げられる。
特に、熱可塑性樹脂を原料とし、押出機等を用いてフィルムを成形する場合、フィルム外観上のブツの原因となる押出機内でペレット同士の摩擦によって生じるゲル化をより一層抑制するため、固体原料がペレットである場合、押出機にペレットを供給する前に、予めペレットの外部に滑剤を添加することが好ましい。
このような摩擦やせん断によるゲル化を抑制する滑剤としては、脂肪酸アミド系滑剤金属石鹸系滑剤、および液状滑剤等が挙げられる。より具体的には、脂肪酸アミド系滑剤の場合、エチレンビスステアリン酸アミド、金属石鹸系滑剤の場合、ステアリン酸カルシムステアリン酸マグネシウムステアリン酸亜鉛ステアリン酸ナトリウム、および液状滑剤の場合、パラフィンオイルナフテンオイル等が挙げられる。これらの滑剤の添加量としては、原料ペレット100質量部に対して、0.005〜0.3質量部であることが好ましく、0.01〜0.1質量部であることがより好ましく、0.03〜0.08質量部であることがさらに好ましい。
ここで、滑剤の添加量が上記下限値以上であると、滑剤の効果がより一層得られやすく、ゲルの発生をより一層抑制することができる。一方、滑剤の添加量が上記上限値以下であると、フィルムのヘイズがより一層低くなり、透明性をより良好にしたり、外観機械物性をより一層良好にしたりすることができる。熱可塑性樹脂からなる固体原料であるペレットに対する滑剤の添加方法としては、タンブラーミキサー等の混合器を用いて、ペレットと滑剤とを均一に混合することが挙げられる。

0054

(エレクトレット化フィルム(A)の製造方法)
本実施形態に係るエレクトレット化フィルム(A)の製造方法は、例えば、以下の2つの工程を含む。
(1)樹脂フィルムを作製する工程
(2)得られた樹脂フィルムに対してコロナ荷電処理をおこない、エレクトレット化する工程
以下、各工程について説明する。

0055

はじめに、樹脂フィルムを作製する。
樹脂フィルムの製造方法としては特に限定はされないが、例えば、公知の各種の成形方法キャスト成形押出成形インフレーション成形射出成形圧縮成形カレンダー成形等)により、樹脂をフィルム状に成形することにより得る方法が挙げられる。
これらの樹脂フィルムの製造方法のうち、単軸押出機およびTダイを用いてフィルムをキャスト成形することが量産性に優れ、製造コストを低減する上で好ましい。特に、樹脂がエチレンまたはα−オレフィンと環状オレフィンとの共重合体の場合であって、単軸押出機およびTダイを用いて、光線透過率が高く、かつヘイズが低い透明性に優れたフィルムを得る場合には、フィルム成形条件として、例えば、ポリマーフィルターの併用を含めて、特開2005−343148号公報に記載の方法を参考とすることができる。また、キャスティング時、フィルムの平滑性を付与する目的で、キャストロールに対するTダイから押し出された溶融ウェブ圧着方法として、公知の静電ピンニング方式、表面が鏡面仕上げされたスリーブタッチ方式(千葉機械工業社製)、または公知の金属弾性体ロール圧着する手法を用いることができる。さらに、フィルムを二軸方向に加熱延伸することにより、フィルムの脆性を改良してもよい。ここで、フィルムを二軸方向に加熱延伸する手法としては、例えば、逐次延伸法、同時二軸延伸等を挙げることができる。

0056

つぎに、得られた樹脂フィルムに対して、例えばコロナ荷電処理をおこない、樹脂フィルムをエレクトレット化する。これにより、本実施形態に係るエレクトレット化フィルム(A)を得ることができる。
ここで、(1)針が等間隔に配置された針状電極を用いてコロナ荷電処理をおこなうこと、(2)コロナ荷電処理時の電極間の距離、(3)コロナ荷電処理時の電圧、の3つの条件を高度に制御することが好ましい。すなわち、上記の3つの条件に係る各種因子を高度に制御する製造方法によって厚み方向の圧電定数d33がより一層優れたエレクトレット化フィルム(A)を得ることができる。
より具体的には、直流高圧電源に繋がった針状電極とアース電極の間に樹脂フィルムを固定し電圧を印加することが好ましい。このとき、針状電極とアース電極の間の距離を20〜50mmに設定し、さらに印加する電圧を15〜30kVもしくは−30〜−15kVに設定することが好ましい。
これにより樹脂フィルムに電荷を十分に注入することができ、厚み方向の圧電定数d33がより一層優れたエレクトレット化フィルム(A)を得ることができる。

0057

<電極層(B)>
電極層(B)としては、例えば、アルミニウム箔銅箔亜鉛箔金箔銀箔プラチナ箔ニッケル箔チタン箔クロム箔、タングステン箔モリブデン箔白金箔タンタル箔ニオブ箔、ジルコニウム箔、ステンレス箔合金箔等の金属箔;ITO(酸化インジウム・スズ)膜、酸化スズ膜等の金属酸化物膜有機導電樹脂膜等の膜;金属ナノワイヤー金属ナノ粒子;導電性塗料等が挙げられる。
電極層(B)の厚みは特に限定されないが、例えば0.01μm以上50μm以下、好ましくは0.03μm以上20μm以下、さらに好ましくは0.05μm以上15μm以下である。

0058

センサ材料50が粘接着層(C)をさらに備える場合、電極層(B)は、例えば図2に示すように、粘接着層(C)が存在しない空隙部上にも設けられていることが好ましい。こうすることで、空隙部に電荷を保持させることが可能となる。

0059

<粘接着層(C)>
粘接着層(C)を構成する粘接着剤としては特に限定されないが、例えば、ポリ(メタ)アクリル系粘接着剤、シリコーン系粘接着剤、ポリウレタン系粘接着剤、オレフィン系粘接着剤、スチレン系粘接着剤、ゴム系粘接着剤、ビニルエーテル系粘接着剤、ポリエステル系粘接着剤、エポキシ系粘接着剤、ポリアミド系粘接着剤、ポリ酢酸ビニル系粘接着剤、ABS系粘接着剤、紫外線硬化型粘接着剤等が挙げられる。本実施形態において、粘着剤と接着剤を総称して粘接着剤と呼ぶ。
これらの中でも、耐候性および透明性等に優れ、広範な用途に使用できることから、ポリ(メタ)アクリル系粘接着剤が好ましい。ポリ(メタ)アクリル系粘接着剤としては、エマルジョン型溶剤型ホットメルト型溶液型等があり、本実施形態においては、いずれの型のものも使用できる。これらの中でも、安全面、品質面、コスト面からエマルジョン型のポリ(メタ)アクリル系粘接着剤が好ましい。

0060

粘接着層(C)は、必要に応じて他の任意成分を含有してもよい。他の任意成分としては、タッキファイヤー粘着性微球体増粘剤pH調整剤消泡剤防腐防黴剤顔料無機充填剤、安定剤、濡れ剤湿潤剤等が挙げられる。タッキファイヤーとしては、ロジン系樹脂テルペン系樹脂脂肪族系石油樹脂芳香族系石油樹脂水添石油樹脂スチレン系樹脂アルキルフェノール樹脂等が挙げられる。

0061

粘接着層(C)の厚さは特に制限されないが、例えば、0.01μm以上50μm以下であることが好ましく、0.03μm以上30μm以下であることがより好ましい。

0062

粘接着層(C)は、例えば、エレクトレット化フィルム(A)または電極層(B)上に粘接着剤を塗布することにより形成することができる。粘接着剤は溶剤に溶解して塗布液として塗布してもよいし、水系エマルジョンとして塗布してもよいし、液状の粘接着剤を直に塗布してもよい。
接着剤塗布液を塗布する方法としては、従来公知の塗布方法、例えば、グラビアコーター法、コンマコーター法、バーコーター法、ナイフコーター法、ダイコーター法、ロールコーター法等の塗布方式インクジェット方式スクリーン印刷方式等を用いることができる。

0063

2.センサ
本実施形態に係るセンサは、構成部品の一つとして本実施形態に係るセンサ材料50を備える。
センサとしては、特に限定されないが、例えば、圧電センサ、焦電センサ等が挙げられ、センサ材料50は圧電性に特に優れることから、好ましくは圧電センサである。センサとしては、例えば、衝撃検知センサ振動検知センサ変位検知センサ等合が挙げられる。
本実施形態に係るセンサは、例えば、公知の情報に基づいて作製することができる。

0064

3.電子装置
本実施形態に係る電子装置は、構成部品の一つとして本実施形態に係るセンサを備える。
本実施形態に係るセンサを用いた電子装置としては、例えば、生体信号取得装置、振動検知装置、衝撃検知装置および変位検知装置等が挙げられる。
生体信号取得装置は、例えば、脈、呼吸いびき、声、体動等の生体信号を取得するための装置である。このような生体信号取得装置は、例えば、椅子椅子用カバーシートベルトクッションベッド布団マットレス、敷きパッド敷き布団衣類首巻リストバンド指輪絆創膏腕時計眼鏡便座浴槽ソファー、床、体重計等に設置することにより、人体等の生体から生体信号を取得することができる。
振動検知装置、衝撃検知装置および変位検知装置は、例えば、振動や衝撃、変位に基づいて、人や乗り物の存在を検知したり、建造物または構造物揺れや異常を検知したりするための装置である。

0065

当該電子装置において、本実施形態に係るセンサは、電極層(B)を介して受け取った電気エネルギー機械的エネルギーに変換できる。これにより、本実施形態に係るエレクトレット化フィルム(A)が変形して、振動し、ユーザー触覚フィードバックできる。
また、当該電子装置において、本実施形態に係るセンサは、電子装置が受けた振動の機械的エネルギーを電気エネルギーに変換できる。当該電気エネルギーは、電極層(B)を介して他の装置等に送られる。
また、当該電子装置において、本実施形態に係るセンサは、電極層(B)を介して受け取った電気エネルギーを機械的エネルギーに変換できる。これにより、本実施形態に係るエレクトレット化フィルム(A)が変形して、振動し、音を発生できる。
本実施形態に係る電子装置は、例えば、公知の情報に基づいて作製することができる。

0066

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
また、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

0067

以下、本実施形態を、実施例・比較例を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。

0068

1.測定方法
(1)圧電定数d33
圧電定数測定装置(PIEZOTEST社製、ピエゾメーターステムPM200)を用いて、実施例および比較例で得られたセンサ材料の厚み方向に荷重0.5N、動的荷重±0.25N、周波数110Hz、温度23℃、湿度50%の条件で押圧力を加え、センサ材料の厚み方向の圧電定数d33を測定した。測定は5回おこない、これらの絶対値の平均値を採用した。

0069

(2)荷重に対する発生電荷量
一辺25mmの正方形の形状に切り出したセンサ材料を、厚み1mmのアルミニウム板で挟み、サンプルの両側面をエレクトロメーター(KEITHLEY社製、Model 617 Programmable Electrometer)に接続した。サンプルの厚み方向に引張試験機(エー・アンド・デイ社製、TENSILONRTG−1250)で繰り返し0.2Nから10Nの圧縮荷重を加え、その際に発生する電荷量をエレクトロメーターで測定した。測定は10回繰り返し行い、ピークtoピークの値の平均値を採用した。

0070

(3)粘接着層(C)の占有面積率
電子顕微鏡(KEYENCE社製、VHX−1000)を用いて、粘接着層(C)付きの電極層(B)の、粘接着層(C)側の表面を撮影した。次いで、得られた画像を二値化処理することにより、粘接着層(C)が形成された部分の面積を算出した。
次いで、エレクトレット化フィルム(A)の一面の全体の面積をS0とし、粘接着層(C)が形成された部分の面積をS1とし、100×S1/S0により粘接着層(C)の占有面積率を算出した。

0071

(4)ガラス転移温度
DSC(Differential Scanning Calorimetry)装置(島津製作所社製、DSC−60A)を用いて、エレクトレット化フィルムのガラス転移温度を測定した。

0072

(5)吸水率
ASTMD570に準拠し、温度23℃の水中にエレクトレット化フィルムを24時間浸漬した際のエレクトレット化フィルムの重量増加率(=100×重量増加量/浸漬前のエレクトレット化フィルムの重量)を吸水率として測定した。

0073

(6)比誘電率
プレシジョンLCRメーター(アジレント・テクノロジー社製、4284A)を用いて、エレクトレット化フィルムの周波数1MHzでの比誘電率を測定した。

0074

[実施例1]
(エレクトレット化フィルム(A)の作製)
単軸押出機とTダイキャスト成形装置を用いて、エチレンとテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセンとからなる環状オレフィン系共重合体(エチレンの含有量:69モル%、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセンの含有量:31モル%)により構成されたペレット100質量部に対し、ペレット外部に滑剤としてエチレンビスステアリン酸アミド(花王社製、カオーワックスEB−FF)0.05質量部を添加したものを押出成形することにより、環状オレフィン系重合体により構成された無延伸の非多孔性フィルムを得た。その後、二軸延伸機により、縦方向、横方向にそれぞれ延伸倍率2倍で加熱延伸し、厚みが50μmの非多孔性フィルムを得た。
次いで、直流高圧電源に繋がった針状電極とアース電極の間(電極間距離:35mm)に非多孔性フィルムを固定した。ここで、直流高圧電源に繋がった針状電極とアース電極を有する装置には、電機社製の直流高圧電源、針状電極およびアース電極を使用した。次いで、温度23℃、湿度50%RHの環境下で、直流高電圧(−20kV)を非多孔性フィルムに5秒間印加して非多孔性フィルムを帯電させることによりエレクトレット化フィルムA1(ガラス転移温度:125℃、吸水率:<0.01質量%、周波数1MHzでの比誘電率:2.3)を作製した。

0075

(粘接着層(C)付きの電極層(B)の作製)
アルミ箔(三菱アルミニウム社製、FOIL、厚み11μm)の片面に、水性アクリルエマルジョン型接着剤(3M社製、SP−7533)を、格子状パターンとなるように、スクリーン印刷により塗布し、塗膜を形成した。次いで、上記塗膜を、25℃で15分間静置した後、加熱乾燥することにより、粘接着層(C)付きの電極層(B)を得た(粘接着層(C)の占有面積率:64%)。

0076

(センサ材料の作製)
エレクトレット化フィルムA1の両面に、粘接着層(C)付きの電極層(B)を、エレクトレット化フィルムA1と粘接着層(C)が接するように貼り合わせ、センサ材料を得た。
得られたセンサ材料について各種評価をおこなった。得られた結果を表1に示す。

0077

[実施例2]
実施例1で得られたエレクトレット化フィルムA1の両面に、アルミ箔(三菱アルミニウム社製、FOIL、厚み11μm)を重ね合せ、センサ材料を得た。すなわち、粘接着層(C)を設けない以外は、実施例1と同様にしてセンサ材料を得た。
得られたセンサ材料について各種評価をおこなった。得られた結果を表1に示す。

0078

[比較例1]
実施例1で得られたエレクトレット化フィルムA1の両面に、真空蒸着によりアルミ蒸着膜を形成し、両面に電極層(B)が形成された、センサ材料を作製した。
ここで、エレクトレット化フィルムA1の両面の全体にアルミ蒸着膜が形成されているため、エレクトレット化フィルムA1とアルミ蒸着膜との間には電気的に絶縁された領域は存在しない。
得られたセンサ材料について各種評価をおこなった。得られた結果を表1に示す。

0079

0080

表1から明らかなように、実施例のセンサ材料は、荷重に対する発生電荷量が多いことが分かった。これにより、センサや、センサを備える各種電子装置へと利用することが有用であることが理解できる。

実施例

0081

(生体信号の取得)
実施例1で得られたエレクトレット化フィルムA1を一辺72mmの正方形の形状に切り出し、端部にリード電極用として長さ20mm×幅10mmの突起部分を設けた一辺70mmの正方形の形状の厚み25μm銅箔を、エレクトレット化フィルムA1の両面に銅箔同士が接触しないように重ねあわせ、両面からPPフィルムラミネート加工を施し、両面に設けたリード電極をデジタルマルチメータ(KEITHLEY社製、2000型)に接続した。
次に、この基材をテーブルの上に置き、静かに手で荷重をかけて保持したまま、出力信号の電圧を測定した結果、図5に示すような、約1秒周期の、心臓動に対応する信号が得られた。

0082

Aエレクトレット化フィルム
B電極層
C 粘接着層
10包装材
20固定材
50 センサ材料

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