CN102543433A - 一种超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜及其制作方法 - Google Patents

一种超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜及其制作方法，该薄膜是以聚酯为主要成分的双向拉伸聚酯薄膜，由上表层、芯层和下表层构成，薄膜的纵、横向热收缩为0%~2.5%，纵向热收缩率与横向热收率比值为0.98~1.12，介电常数为3.3，体积电阻为1013~1017Ω·cm。本发明的薄膜具有厚度薄，耐热性好，热稳定性高；具有良好的耐候性，寿命长，电绝缘性能优异，电气强度高特别适合电容器用电介质。

Description

一种超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜及其制作方法
技术领域
    本发明涉及一种聚酯电容器薄膜及其制作方法，更具体地说是涉及一种厚度低于4μm，在高温及恶劣条件下的热稳定性及电绝缘性能优异的耐候型电容器用三层结构聚酯薄膜。
背景技术
随着电气电子向小型化微型化的发展，电容器需要向小型化和高电容量化发展。作为圆柱型电容器电介质用聚酯薄膜我们在薄膜的超薄化和降低薄膜的电气弱点数进行了研究。
目前的电容膜为了便于超薄化采用单层结构，来提高生产时的稳定性。但是为了提高薄膜的表面粗糙度、改善薄膜表面电性能、防止薄膜卷取缠绕时粘连，通常需要向薄膜中添加一定量的添加剂。采用单层结构的缺陷是：加入添加剂后整个薄膜中都含有添加剂，不仅添加剂添加量大成本高，更为重要的是会存在因添加剂不能完全分散开来，在薄膜中局部区域聚集成碟形的聚集点，这样可能会在薄膜中形成非常微小的贯穿通道，在薄膜的微观区域导致机械性能和电性能存在差的弱点，容易在电气弱点处发生击穿，影响电容器的带电寿命。然而专利号为ZL01804281.3的专利中提出控制薄膜中平均直径超过60μm、30μm、40μm、35μm、55μm的碟形添加剂聚集点的数量来减少聚集点，但该专利未提出具体措施，且在实际生产中也难以控制。
目前所公开的技术方案中薄膜的纵、横向热收缩率均是非平衡型的，例如专利号为ZL01804281.3公开的在150℃时纵向和横向热变形率分别在-1.5%~0.0%和-1.0%~0.0%，即热收缩率分别为0.0%~1.5%和0.0%~1.0%，并进一步提出薄膜的纵向和横向5%的变形强度比率为0.90至1.40。由于电容器在制造卷取和通电使用时聚酯薄膜要经受各种热应力，薄膜的纵、横向热收缩率不一致，会导致在热收率大的方向形成很小的鼓包，造成局部内应力增大降低电容器特性。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜。
本发明为实现其目的所采取的技术方案为：一种超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜，该薄膜为三层结构，由上表层、芯层和下表层构成，其中芯层的组份为聚酯，上、下表层的组份由聚酯母料，或聚酯母料和聚酯构成；该薄膜在150℃,30min时的纵、横向热收缩为0%~2.5%，纵向热收缩率与横向热收率比值为0.98~1.12。
所述上、下表层组份，按重量百分比计：聚酯母料为40-100%wt，聚酯为0-60%wt。
所述聚酯母料采用电工级PET聚酯母料、电工级PEN聚酯母料或电工级PBT聚酯母料；所述聚酯采用电工级PET聚酯切片、电工级PEN聚酯切片或电工级PBT聚酯切片。
优选采用：电工级PET聚酯母料和电工级PET聚酯切片。
所述上表层、芯层和下表层三层的累计厚度为2~15μm，更为优化的累计厚度为2~4.5μm。
所述薄膜在23℃时损耗因子（tanδ）为3×10-3，体积电阻为1013~1017Ω·cm。
本发明的另一目的是提供一种超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜制作方法，其按如下步骤进行：
a、聚酯切片经过流化床以140～160℃的温度干燥4～5小时得干燥原料；所述干燥原料在主挤出机中加热成熔融状态，经过滤得到作为芯层的主挤熔体；在两台辅助挤出机中将聚酯母料，或聚酯母料和聚酯切片经过熔融、抽真空处理后，过滤除去原料中的水份与杂质得到作为上表层和下表层的辅挤熔体；主挤熔体过滤后与辅挤熔体在三层模头中汇合挤出，汇合挤出温度为270～290℃；
b、对于所述步骤a中挤出的混合熔体，经过冷辊形静电吸附成铸片，再依次经过纵向拉伸、横向拉伸得到三层构造的超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜；
c、对于所述步骤b中所得超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜经过分切，包装成成品。
所述静电吸附采用的电压为：9.2-9.5kV,电流为9-12mA,静电丝牵引速度为10±1mm/mim。
在纵向拉伸前对铸片预热，温度为60—80℃，在预热至100-115℃时进行纵向拉伸，纵拉拉伸比为3.9-4.1，之后在25-35℃进入纵向定型；然后直接进入横拉，横向拉伸温度为125－125℃，横向拉伸比为3.15——3.22，之后在,80-115℃进入横向定型。
由上述技术方案可知：本发明通过采用三层结构，只在薄膜两个表层添加含有添加剂的聚酯母料，这样不会在薄膜芯层内产生添加剂聚集点，巧妙的解决了容易在电气弱点处发生击穿的技术难题，且薄膜电性能优异，带电寿命长。 
 
具体实施方式
以下所述的实施方案，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式的限制。凡是依据本发明的技术和方法实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术和方法方案的范围内。
实施例1
上表层由聚酯母料和聚酯切片构成，按重量百分比计，其中：聚酯母料为40%wt，余量为聚酯切片；下表层由聚酯母料和聚酯切片构成，按重量百分比计，其中：聚酯母料为40%wt，余量为聚酯切片；芯层为100%聚酯切片。其中聚酯母料为韩国SKC电工级PET聚酯母料，聚酯切片为裕华电工级PET大有光聚酯切片（PET即：聚对苯二甲酸乙二醇酯）。
该薄膜按下列方法进行：
a、电工级聚酯切片经过流化床以140～160℃的温度干燥4～5小时得干燥原料；所述干燥原料在主挤出机中加热成熔融状态，经过滤得到作为芯层的主挤熔体；在两台辅助挤出机中将电工级聚酯切片和聚酯母料经过熔融、抽真空处理后，过滤除去原料中的水份与杂质得到作为上表层层和下表层层的辅挤熔体；主挤熔体过滤后与辅挤熔体在三层模头中汇合挤出，汇合挤出温度为270～290℃；
b、对于所述步骤a中挤出的混合熔体，经过冷辊形静电吸附成铸片，再依次经过纵向拉伸、横向拉伸得到三层构造的超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜；静电吸附采用的电压为：9.2-9.5kV,电流为9-12mA,静电丝牵引速度为10±1mm/mim。
在纵向拉伸前对铸片预热，温度为60—80℃，在预热至100-115℃时进行纵向拉伸，纵拉拉伸比为3.9-4.1，之后在25-35℃进入纵向定型；然后直接进入横拉，横向拉伸温度为125－125℃，横向拉伸比为3.15——3.22，之后在,80-115℃进入横向定型。
c、对于所述步骤b中所得超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜经过分切，包装成成品。
 
实施例2
上、下表层均采用100%wt聚酯母料；芯层为100%聚酯切片。其中聚酯母料为韩国SKC电工级PET聚酯聚酯母料，聚酯切片为裕华电工级PET大有光切片。
生产方法与实施例1同。
实施例3
上、下表层均采用100%wt聚酯母料；芯层为100%聚酯切片。其中聚酯母料为  PEN聚酯母料，聚酯切片为杜邦PEN聚酯切片（PEN即：聚对萘二甲酸乙二醇酯）。
生产方法与实施例1同。
 
实施例4
上、下表层均采用100%wt聚酯母料；芯层为100%聚酯切片。其中聚酯母料为电工级PBT聚酯母料，聚酯切片为PBT聚酯切片（PBT即：聚对苯二甲酸丁二醇酯）。
生产方法与实施例1同。

Claims (9)

1.一种超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜，其特征在于：该薄膜为三层结构，由上表层、芯层和下表层构成，其中芯层的组份为聚酯，上、下表层的组份由聚酯母料，或聚酯母料和聚酯构成；该薄膜在150℃,30min时的纵、横向热收缩为0%~2.5%，纵向热收缩率与横向热收率比值为0.98~1.12。
2.根据权利要求1所述的超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜，其特征在于：所述上、下表层组份，按重量百分比计：聚酯母料为40-100%wt，聚酯为0-60%wt。
3.根据权利要求1所述的超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜，其特征在于：所述聚酯母料采用电工级PET聚酯母料、电工级PEN聚酯母料或电工级PBT聚酯母料；所述聚酯采用电工级PET聚酯切片、电工级PEN聚酯切片或电工级PBT聚酯切片。
4.根据权利要求1所述的超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜，其特征在于：所述上表层、芯层和下表层三层的累计厚度为2~15μm。
5.根据权利要求4所述的超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜，其特征在于：更为优化的累计厚度为2~4.5μm。
6.根据权利要求1所述的超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜，其特征在于：所述薄膜在23℃时损耗因子（tanδ）为3×10-3，体积电阻为1013~1017Ω·cm。
7.制作权利要求1-6任一项所述的超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜的方法，其特征在于按如下步骤进行：
a、聚酯切片经过流化床以140～160℃的温度干燥4～5小时得干燥原料；所述干燥原料在主挤出机中加热成熔融状态，经过滤得到作为芯层的主挤熔体；在两台辅助挤出机中将聚酯母料，或聚酯母料和聚酯切片经过熔融、抽真空处理后，过滤除去原料中的水份与杂质得到作为上表层和下表层的辅挤熔体；主挤熔体过滤后与辅挤熔体在三层模头中汇合挤出，汇合挤出温度为270～290℃；
b、对于所述步骤a中挤出的混合熔体，经过冷辊形静电吸附成铸片，再依次经过纵向拉伸、横向拉伸得到三层构造的超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜；
c、对于所述步骤b中所得超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜经过分切，包装成成品。
8.根据权利要求7所述的超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜制作方法，其特征在于：所述步骤b中的静电吸附采用的电压为：9.2-9.5kV,电流为9-12mA,静电丝牵引速度为10±1mm/mim。
9.根据权利要求7所述的超薄耐候平衡型电容器用双向拉伸聚酯薄膜制作方法，其特征在于：所述步骤b中，在纵向拉伸前对铸片预热，温度为60—80℃，在预热至100-115℃时进行纵向拉伸，纵拉拉伸比为3.9-4.1，之后在25-35℃进入纵向定型；然后直接进入横拉，横向拉伸温度为125－125℃，横向拉伸比为3.15——3.22，之后在,80-115℃进入横向定型。
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