Способ изготовления электретного элемента

(51)5 Н 04 В 19/00 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОП ИСАН И Е ИЗОБРЕТЕН ЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ1 в,(21) 4314829/63(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРЕТНОГО ЭЛЕМЕНТА(57) Изобретение относится к технологии изготовления электростатических преобразователей, выполненных на базе электретныхэлементов, представляющих собой электризованную полимерную пленку, прочно соединенную с электропроводящей подложкой-электродом, и может быть использоваИзобретение относится к технологии изготовления электростатических преобразователей, выполненных на базе электретных элементов, представляющих собой электризованную полимерную пленку, прочно соединенную с электропроводящей подложкой, и может быть использовано в производстве электретных микрофонов и телефонов,Известен способ изготовления электретного элемента путем нанесения полимерного покрытия на подогретый электрод с последующей эле ктризацией полимера.Известен также способ изготовления электретного элемента путем соединения полимерной пленки с предварительно подопв.,Ж.аи 1 788601 А 1 но в производстве электретных микрофонов и телефонов. Целью изобретения является улучшение качества за счет повышения адгезии пленки к электроду и упрощение способа. Способ изготовления электретного элемента заключается в следующем, Полимерную пленку соединяют с и редварительно прогретым электродом, расплавляют ее на поверхности электрода струей газа, а затем осуществляют электризацию элемента, причем полимерную пленку до ее соединения с электродом электризуют, а к моменту соединения на электрод подают электрический потенциал с полярностью, противоположной полярности поверхностного потенциала полимерной пленки. Приведение электризованной полимерной пленки в контакт с электродом может быть осуществлено с помощью только электростатических сил притяжения, создаваемых между электродом и пленкой, 2 ил. гретым электродом, расплавления ее йа йоверхности электрода струей газа, и электризации пленки.Недостатком этих способов является невысокая и неравномерная поплощади эдгезия полимера к электроду и сложность реализации способа в условиях крупносерийного производсгва,Целью изобретения является улучшение качества покрытия за счет повышения адгезии пленки к электроду и упрощение.Поставленная цель достигается тем, что полимерную пленку до ее соединения с электродом электризуют, а к моменту соединения на электрод подают электрический потенциал с полярностью, противополдж 178860110 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ной полярности поверхностного потенциала полимерной пленки, Приведение предварительно электризованной пленки в контакт с электродом, например, может быть осуществлено с помощью электростатических сил притяжения, создаваемых между электродом и предварительно электризованной пленкой.Положительный эффект предлагаемого изобретения достигается благодаря тому,что в момент нанесения на электрод пленки между электродом и пленкой создается значительная разность электрических потенциалов. Это приводит к появлению достаточно больших сил электростатического притяжения пленки к электроду при ее нанесении. Эти силы препятствуют усадке пленки и образованию складок, В результате пленка наносится на электрод ровным слоем даже без предварительного отжига, Способ может быть сравнительно просто автоматизирован,На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, с помощью которого реализуется предлагаемый способ; на фиг, 2 - экспериментально полученная связь работы отрыва А полимерной пленки от электрода и давления на пленку при изготовлении электретного элемента, иллюстрирующая эффективность данного способа,Здесь кривая "а" получена в условиях, когда давление обеспечивалось только воздушной струей (Р = Р), кривая "б" - когда давление обеспечивалось только электростатическими силами ( = Рэ), кривая "в" - когда давление обеспечивалось совместным действием воздушной струи и электростатическим зарядом.П р и м е р. Полимерная пленка 1 подается с катушки 2 на приемную катушку 3 с шагом Л 1. При этом лента непрерывно электризуется одним из известных способов, например, в коронном разряде, создаваемом между заземленным валом 4, имеющим возможность вращаться, и высокопотенциальными электродами (иглой 5 и сеткой 6). Заряженная полимерная пленка приводится в контакт с электродом 7 с помощью механического приспособления 8, зажимающего пленку и опускающего ее на поверхность электрода, Совместное действие высокой температуры электрода (200 - 230 ), контролируемой термопарой 9, и механического усилия, возникающего при прижатии пленки к электроду, приводит к тому, что пленка, сплавляясь, обрывается по периметру электрода и образует на нем полимерное покрытие, Соответственно, в пленке остается отверстие. В момент нанесения пленки для создания электростатических сил, поджимающих ее к поверхности электрода, на электрод подается электрический потенциал с полярностью, противоположной полярности поверхностного потенциала пленки.Если величина зазора между пленкой и поверхностью электрода не превышает 1 мм, то приведение электризованной пленки в контакт с поверхностью электрода может быть осуществлено без использования механического приспособления 8, путем подачи на электрод импульса высокого напряжения (з 10 кВ) с полярностью, противоположной полярности поверхностного потенциала у пленки. В этом случае электростатические силы оказываются достаточными для того, чтобы притянуть заряженную пленку к поверхности электрода, оборвать ее по периметру и создать затем надежный физический контакт пленки с электродом,Затем электрод 7, находящийся на транспортере 10, подают с шагом Лд под воздушную струю, выходящую, например, из кварцевой трубки 11. Температура в струе должна быть не ниже температуры плавления полимера, но не выше температуры начала его деструкции. Контроль температуры осуществляют термопарой 12. Температура газа определяется температурой нагревателя 13, которая изменяется с помощью регулятора 14, Величина избыточного пневматического давления составляет 0,005-0,4 атм, Под действием избыточного давления нагретого газа происходит значительное размягчение и частичное расплавление полимера, что приводит к достижению высокой адгезии его к электроду и к одновременному формированию в нем отверстий,. если они имеются в электроде, При следующем шаге Ь б электрод с полимерным покрытием подают в зону охлаждения, а его температуру контролируют термопарой 15. Затем, при очередном шаге Л б электретный элемент электризуют одним из известных способов, например, электрод заземляют, а полимерное покрытие электризуют в коронном разряде с помощью устройства, содержащего коронирующую иглу 16 и сетку 17, до требуемого поверхностного потенциала.Описанным способом изготовлялись тонкопленочные массивные электретные элементы на основе пленки сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом (Ф - 4 МБ 2) и перфорированных электродов из латуни и алюминия, Толщина пленки составляла 10 мкм. Использовались напряжения -О = -Оз = -6кВ, -Ог = -500 В, -О 4 ==-200 В, При использовании механического нанесения пленки на электрод величина напряжения Оь составляла+500 В, а при приведении пленки в контакт с электродом с помощью электростатических сил величина Ов составляла+10 кВ, Использовались температуры Т 1 = 210 С, Т 2 = 340 С (температура начала деструкции - 350 - 360 С), Тз = 35 С, фиг. 1. Расстояние между полимерной пленкой и поверхностью электрода было 0,8 мм, Избыточное пневматическое давление воздушной струи - 0,3 атм. Расстояние от среза кварцевой трубки .3 12-мм до полимерной пленки, наносив- шейся на электрод, 1 мм. Время выдержки в воздушной струе 30 с,Качество покрытия полученных электретных элементов оказалось выше, чем элементов, полученных с помощью известных способов,Так, согласно фиг. 2, величина адгезии полимера к электроду в данном случае превышает в 4 - 5 раз адгезию полимерных покрытий, изготовленных способом-прототипом. Следует отметить, что указанное повышение адгезии не является следствием простого суммирования давления струи газа и пондермоторного давления Рэ, приводящего к повышению результирующего давления Р.5 По сравнению с известным способом,дополнительно улучшается стабильность заряда электретного элемента, поскольку в процессе его изготовления полимер подвергается электризации дважды; до нанесе ния на электрод и при окончательнойэлектризации электретного элемента.Формула изобретения Способ изготовления электретногоэлемента путем соединения полимерной 15 пленки с предварительно подогретым электродом, расплавления ее на поверхности электрода струей газа и электризации пленки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества покрытия за счет 20 повышения адгезии пленки к электроду иупрощения. полимерную пленку до ее соединения с электродом электризуют, а к моменту соединения на электрод подают электрический потенциал с полярностью, 25 противоположной полярности поверхностного потенциала полимерной пленки,1788601 05 70Составитель А. Ожередов Редактор Техред М,Моргентал Корректор Н. Гунько Заказ 78 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101