预应力式电极化方法及装置技术领域
本发明涉及一种预应力式电极化方法及装置，特别涉及一种聚丙烯
薄膜的预应力式电极化方法及装置。
背景技术
高分子有机薄膜，特别是聚丙烯薄膜，具有柔性好，可大面积成膜，
与人体匹配性好的特点，在一定条件下将其极化可以获得稳定的压电特
性。这种压电特性稳定，随时间衰减缓慢，适合作为电子拾音、人体动
态波形采集、压电按键、体育测力等应用领域。
在实验室完成聚丙烯稳定性极化的同时，大规模电极化聚丙烯薄膜
的工艺仍然不成熟。
首先，实验室制备压电薄膜批量小，制备的方法不能作为大规模工
业生产使用。所采用的单针电极化方案极化面积小，只能对针尖下方一
小片区域进行电极化的操作，如果需要极化其他的地方需要挪动针尖或
是下方的聚丙烯薄膜，容易重复极化，效率很低。
其次，将聚丙烯薄膜置于金属被极板的上方进行极化的方式不稳定。
缘于薄膜和金属被极板之间仍有一层空气的隔离，因为表面张力的作用，
聚丙烯薄膜不会层绝对的镜面平置于金属被极板之上，因而电场就不能
够平稳地施加在聚丙烯薄膜上。因而极化效果不均匀，质量检验时需要
做大量的工作，将不一致的样品检测并筛选出来，造成了浪费，并大大
降低了合格率。
再者，将地直接复合在聚丙烯薄膜上的极化方法增加了单边卷料的
重量，并导致同样直径的卷料有效的材料长度相对较小，通常只有单独
聚丙烯薄膜的三分之一，生产效率略低。
发明内容
本发明的提供的一种预应力式电极化方法，以克服上述现有技术的
缺陷。
本发明提供一种预应力式电极化方法，高分子有机薄膜进行电极化
的部分贴在接地的金属曲面上；金属曲面两侧的高分子有机薄膜受预应
力，将高分子有机薄膜紧贴金属曲面并在金属曲面上移动；电场置于金
属曲面的上方。
进一步，本发明提供一种预应力式电极化方法，还可以具有这样的
特征：高分子有机薄膜为聚丙烯薄膜。
进一步，本发明提供一种预应力式电极化方法，还可以具有这样的
特征：金属曲面两侧的高分子有机薄膜分别设置在两个传输辊上。
进一步，本发明提供一种预应力式电极化方法，还可以具有这样的
特征：金属曲面为金属辊的一部分。
进一步，本发明提供一种预应力式电极化方法，还可以具有这样的
特征：电场可以为直流极化或斩波交流极化或脉冲极化。
进一步，本发明提供一种预应力式电极化方法，还可以具有这样的
特征：电场采用并联电晕针阵列方式。
进一步，本发明提供一种预应力式电极化方法，还可以具有这样的
特征：电晕针阵列间距为5厘米、横列10-20根电晕针、纵列10-20根
电晕针；电晕针阵列位于高分子有机薄膜上方5-10厘米处。
另外，本发明提供一种预应力式电极化装置，包括两个传输辊、接
地金属曲面和电场；接地金属曲面设置两个传输辊之间；电场设置在金
属曲面的上方。
进一步，本发明提供一种预应力式电极化装置，还可以具有这样的
特征：金属曲面为金属辊的一部分。
进一步，本发明提供一种预应力式电极化装置，还可以具有这样的
特征：传输辊匀速传输或定时移动设定距离。
发明的有益效果
本发明提供的一种预应力式电极化方法及装置通过在聚丙烯薄膜的
两端施加预应力的方式使得薄膜紧紧与一个金属导电曲面贴合在一起，
金属导电曲面接地。一定的预应力保证了聚丙烯薄膜和金属导电曲面紧
密贴合，这种方法在电场均匀的情况下可以保证电极化的一致性。
本发明提供的一种预应力式电极化方法及装置有效地提高了生产速
率，利用金属辊子的方式也大大减小了设备的占用空间。
本发明提供的一种预应力式电极化方法及装置有着更加灵活的生产
条件。因为在聚丙烯薄膜上覆盖电极或是在电极上再覆盖保护层的方法
使得电极的形状固定，不利于后期调整。本方法进行极化之后可以自由
制作金属电极。
本发明提供的一种预应力式电极化方法及装置提出了产生均匀电极
化电场的方法，包括但不限于针尖阵列方式以及电晕丝方式。
本发明提供的一种预应力式电极化方法及装置极化聚丙烯薄膜的电
场施加方式，达到很好的极化效果，使用了包括但不限于，直流极化，
经过截波之后的交流极化，直流脉冲极化。
附图说明
图1是实施例一的聚丙烯薄膜的预应力式电极化装置结构图。
图2是实施例一的金属辊和电场结构放大图。
图3是实施例二的聚丙烯薄膜的预应力式电极化装置结构图。
图4是实施例二的金属曲面和电场结构放大图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。
实施例一
图1是实施例一的聚丙烯薄膜的预应力式电极化装置结构图。
如图1所示，聚丙烯薄膜的预应力式电极化装置包括放料辊1、金属
辊4、收料辊5和电场3。
放料辊1和收料辊5分别设置在金属辊4的两侧。金属曲面3接地。电
场3设置在金属辊4的上方，对聚丙烯薄膜进行电极化。
聚丙烯薄膜2通过放料辊1和收料辊5的转速可以达到一定的预应力，
紧贴在金属辊4上，将空气挤压出去。放料辊1和收料辊5在收放料的过程
中，聚丙烯薄膜2在金属辊4上滚动，同时被电场3进行极化。这样的设计
可使得收卷及电极化同时进行。
因为和聚丙烯接触的金属是圆弧面，施加在聚丙烯薄膜上的电场需
要经过处理。对于针尖的极化方式，放电针尖或是电晕丝需要调整到距
离曲面同样高度的距离，并调节成合适的角度，也形成高于金属地的第
二个平行曲面。
本实施例中，电场3采用并联电晕针阵列的方式来形成稳定的电极化
电场。电晕针与电晕针之间的间距为5cm，横列20根，纵列20根并联在一
起，并连接上高压电源设备，采用-5kV高压直流电源。调节聚丙烯薄膜
于阵列下方10厘米处，这样在贴合金属曲面4上的聚丙烯薄膜2表面，可
形成一个稳定的负高压电场。
针尖阵列的极化方式分开来看是由各个电晕针负责极化一定区域来
完成的。但是随着极化高度的改变，静电场容易产生破碎的情况。在一
些实施场合中，由于各针尖的屏蔽作用，静电场会被拉升至一定的高度，
接触不到聚丙烯薄膜表面。因此调整起来比较繁琐，极化效果也不佳。
各个针尖的高度也不容易调节到完全一致的高度，很容易导致部分区域
击穿放电，拉低其他区域的电场。采用电晕丝并列的方式来代替针尖阵
列的方式。电晕丝具有放电均匀，易更换等特点。
当然对于施加在聚丙烯薄膜上的电场，包括但不限于直流极化，去
除一个相位的斩波交流极化，脉冲极化。
放料辊1和收料辊5每5分钟，收放一定距离的聚丙烯薄膜2，也就是
说聚丙烯薄膜2的各个部分极化时间为5分钟。
实施例二
图2是实施例二的聚丙烯薄膜的预应力式电极化装置结构图。
如图2所示，聚丙烯薄膜的预应力式电极化装置包括放料辊1、金属
曲面4、收料辊5和电场3。
放料辊1和收料辊5分别设置在金属曲面3的两侧。金属曲面3接地。
电场3设置在金属曲面4的上方。
聚丙烯薄膜2通过放料辊1和收料辊5的转速可以达到一定的预应力，
紧贴在金属曲面3上。放料辊1和收料辊5在收放料的过程中，聚丙烯薄膜
2在金属曲面4上滑动，同时被电场3进行极化。
在本实施例中，金属曲面代替了实施例一中的金属滚轴，这种方式
可以使得聚丙烯薄膜和金属曲面有更大的接触面积，可取得更好的极化
效果。同样的，收卷和电极化可以同时操作，通过收卷的力量来施加预
紧力，收卷环节也可加入调速器对预紧力及收卷力度进行调节。
本实施例中，电场3采用并联电晕针阵列的方式来形成稳定的电极化
电场。电晕针与电晕针之间的间距为5cm，横列10根，纵列10根并联在一
起，并连接上高压电源设备，采用50kV直流脉冲电源。调节聚丙烯薄膜
于阵列下方5厘米处，这样在贴合金属曲面4上的聚丙烯薄膜2表面，可形
成一个稳定的负高压电场。
放料辊1和收料辊5的速度恒定控制为10厘米每分钟，收放聚丙烯薄
膜2，也就是说聚丙烯薄膜2匀速移动，在电场下进行极化。
本发明提供的一种预应力式电极化方法及装置不限于对聚丙烯薄膜
进行极化，可以应用到需要进行极化的各种高分子有机薄膜的生产过程。