CN102751091B - 电容器用耐高温超薄聚丙烯金属化电容膜 - Google Patents
电容器用耐高温超薄聚丙烯金属化电容膜 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了电容器用耐高温超薄聚丙烯金属化电容膜，取等规度为96%聚丙烯树脂粒子通过真空吸料机吸到挤出机料斗，溶化形成粘流态熔体；采用烛式过滤器滤去粘流态熔体中杂质及未熔物；熔体在模头上铸片，形成片状熔体；通过气刀将片状熔体贴附在冷却辊上，使聚丙烯熔体表层冷却凝固形成厚片；对厚片进行拉伸，得膜片；对膜片进行横向拉伸，得薄膜；切除未拉伸开的边膜，进行电晕处理，得金属化电容膜；符合幅宽规定的金属化膜经牵引收成卷。本发明通过常规聚丙烯粒子（等规度96%）代替高等规度聚丙烯粒子（等规度大于98%）生产超薄（3u、4u）聚丙烯膜，具有优良物理性能和电气性能，特别具有耐高温特性，卷制的电容器运行温度达到（100-115）℃，机械强度大，降低热收缩率和内雾度。
Description
技术领域
本发明涉及电容膜，具体涉及一种电容器用耐高温超薄聚丙烯金属化电容膜。
背景技术
电容器用耐高温聚丙烯薄膜（以下简称耐高温膜）主要用于金属化薄膜电容器的电介质，120℃下15分钟的测试条件下，纵向和横向的热收缩率之和为1-4%，以其为电介质制造的电容器能在105℃环境温度下长期安全稳定运行。耐高温膜是利用高洁净度、高等规度、高结晶度的聚丙烯粒子在一定的工艺条件下经挤出、铸片成型、纵向拉伸、横向拉伸、厚度控制、电晕处理、收卷、分切等工序加工而成。其产品的技术性能达到最小拉伸强度160/260(MD/TD、最大收缩率1.4/0.5（MD/TD）、最小击穿电压590v/um。
电容器用双向拉伸聚丙烯薄膜具有较高的机械性能和电气性能，现广泛应用于低压并联电力电容器、交流马达电容器、直流电容器。随着科技进步和人民生活水平的提高，信息产业和家电工业迅猛发展，同时由于电气装置向小型化和元件密集化方向的发展，对电容器的体积、耐温、耐压和可靠性等指标提出了更高的要求。在交流回路上装配的电容器，不仅要抑制电容器元件的内部发热，而且要考虑使用的环境温度，特别是随着灯具用补偿电容器（运行温度90℃,105℃,120℃）、电磁炉电容器（运行温度85℃至120℃）、高频炉电容器（运行温度在100℃左右）以及机车电容器等其他特殊电容器的广泛应用，迫切需要进一步提高聚丙烯薄膜电容器的使用温度。
现有的聚丙烯电容薄膜，收缩率相对偏大、耐温性差，用此膜卷绕而成的电容器随着其工作时间的加长，其内部温升较快，导致电容器的稳定性急剧下降，甚至造成电容器失效，给电器整机或电网带来严重的安全隐患。因此对做为电介质的聚丙烯薄膜的耐温性能提出了更高的要求。同时，由于电气装置向小型化和密集化方向的发展，对电容器的体积等指标提出了更高要求。
国内使用的耐高温膜主要依赖从日本东丽、德国创世普等国外公司进口，目前国内只有安徽铜峰电子股份有限公司、广东新会电容薄膜厂等少数厂家能生产耐高温膜，产品在批量上和档次上都不如国外，只能选用高等规度（大于98%）的原料生产，而高等规度聚丙烯粒子受国外专利保护，这给国内企业开发电容器耐高温膜带来了很大困难。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种电容器用耐高温超薄聚丙烯金属化电容膜，提高聚丙烯薄膜的耐温性能，改善电容器的性能。
本发明的技术解决方案是：该聚丙烯金属化电容膜由以下步骤制备而成：
（1）喂料：取等规度为96%、灰分含量小于30ppm、熔融指数2.5g/10min的聚丙烯树脂粒子送至料仓；
（2）熔融挤出：等规度为96%的聚丙烯树脂粒子通过真空吸料机吸到挤出机上方的料斗，经挤出机溶化，形成熔融均匀的粘流态熔体，挤出机温度50-250℃；
（3）熔体过滤：采用过滤面积为0.7㎡过滤网为15u的烛式过滤器，滤去粘流态熔体中杂质及未熔物；
（4）熔体铸片：使熔体产生6-8Mpa的压力，熔体在模头上铸片，形成片状熔体；其中，模唇开口调整到0.5—0.6mm，模头温度控制在240—250℃，出口压力在11.5Mpa；
（5）冷却成型：通过气刀将片状熔体贴附在温度为85℃的冷却辊上，使聚丙烯熔体表层在0.6秒时间内冷却凝固形成厚片；
（6）纵向拉伸：厚片采用直径为φ600mm预热辊6根、定型辊4根、直径为φ180mm的拉伸辊6根、温度在121-146℃、拉伸间隙35mm、拉伸比为4.5×1.1的条件下进行拉伸，得膜片；
（7）横向拉伸：对膜片进行横向拉伸，得薄膜；其中，横拉温度160-170℃，横向拉伸比为9；
（8）电晕处理：切除未拉伸开的边膜，进行电晕处理，得金属化电容膜；
（9）牵引收卷：符合幅宽规定的金属化膜经牵引收成卷。
本发明具有以下优点：
1、通过常规聚丙烯粒子（等规度96%）代替高等规度聚丙烯粒子（等规度大于98%）为原料，生产超薄（3u、4u）耐高温电容器用聚丙烯膜，该产品除了具有其他聚丙烯薄膜的优良物理性能和电气性能外，特别具有耐高温特性，卷制的电容器运行温度可达到（100-115）℃。
2、聚丙烯熔体表层能在较短的时间内冷却凝固形成厚片，冷却过程中接近表层的区域最早结晶，而聚丙烯内部也有较长时间处于玻璃态以上温度范围，有利于晶核生成和晶体长大，结晶速率常数也较大，此过程是两种晶系共存，即α晶系和β晶系，α晶系熔点在160-170℃，β晶系熔点在135-145℃。
3、纵向和横向拉伸后，使不稳定的β晶体转化为稳定的α晶体，使薄膜结晶度好，机械强度大，降低热收缩率和内雾度。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。
实施例1：依以下步骤制备金属化电容膜
（1）喂料：取等规度为96%、灰分含量小于30ppm、熔融指数2.5g/10min的聚丙烯树脂粒子送至料仓；
（2）熔融挤出：等规度为96%的聚丙烯树脂粒子通过真空吸料机吸到挤出机上方的料斗，经挤出机溶化，形成熔融均匀的粘流态熔体，挤出机温度为50℃；
（3）熔体过滤：采用过滤面积为0.7㎡过滤网为15u的烛式过滤器，滤去粘流态熔体中杂质及未熔物；
（4）熔体铸片：使熔体产生6Mpa的压力，熔体在模头上铸片，形成片状熔体；其中，模唇开口调整到0.5mm，模头温度控制在240℃，出口压力在11.5Mpa；
（5）冷却成型：通过气刀将片状熔体贴附在温度为85℃的冷却辊上，使聚丙烯熔体表层在0.6秒时间内冷却凝固形成厚片；
（6）纵向拉伸：厚片采用直径为φ600mm预热辊6根、定型辊4根、直径为φ180mm的拉伸辊6根、温度在121℃、拉伸间隙35mm、拉伸比为4.5×1.1的条件下进行拉伸，得膜片；
（7）横向拉伸：对膜片进行横向拉伸，得薄膜；其中，横拉温度160℃，横向拉伸比为9；
（8）电晕处理：切除未拉伸开的边膜，进行电晕处理，得金属化电容膜；
（9）牵引收卷：符合幅宽规定的金属化膜经牵引收成卷。
实施例2：依以下步骤制备金属化电容膜
（1）喂料：取等规度为96%、灰分含量小于30ppm、熔融指数2.5g/10min的聚丙烯树脂粒子送至料仓；
（2）熔融挤出：等规度为96%的聚丙烯树脂粒子通过真空吸料机吸到挤出机上方的料斗，经挤出机溶化，形成熔融均匀的粘流态熔体，挤出机温度为150℃；
（3）熔体过滤：采用过滤面积为0.7㎡过滤网为15u的烛式过滤器，滤去粘流态熔体中杂质及未熔物；
（4）熔体铸片：使熔体产生7Mpa的压力，熔体在模头上铸片，形成片状熔体；其中，模唇开口调整到0.55mm，模头温度控制在245℃，出口压力在11.5Mpa；
（5）冷却成型：通过气刀将片状熔体贴附在温度为85℃的冷却辊上，使聚丙烯熔体表层在0.6秒时间内冷却凝固形成厚片；
（6）纵向拉伸：厚片采用直径为φ600mm预热辊6根、定型辊4根、直径为φ180mm的拉伸辊6根、温度在133℃、拉伸间隙35mm、拉伸比为4.5×1.1的条件下进行拉伸，得膜片；
（7）横向拉伸：对膜片进行横向拉伸，得薄膜；其中，横拉温度165℃，横向拉伸比为9；
（8）电晕处理：切除未拉伸开的边膜，进行电晕处理，得金属化电容膜；
（9）牵引收卷：符合幅宽规定的金属化膜经牵引收成卷。
实施例3：依以下步骤制备金属化电容膜
（1）喂料：取等规度为96%、灰分含量小于30ppm、熔融指数2.5g/10min的聚丙烯树脂粒子送至料仓；
（2）熔融挤出：等规度为96%的聚丙烯树脂粒子通过真空吸料机吸到挤出机上方的料斗，经挤出机溶化，形成熔融均匀的粘流态熔体，挤出机温度为250℃；
（3）熔体过滤：采用过滤面积为0.7㎡过滤网为15u的烛式过滤器，滤去粘流态熔体中杂质及未熔物；
（4）熔体铸片：使熔体产生8Mpa的压力，熔体在模头上铸片，形成片状熔体；其中，模唇开口调整到0.6mm，模头温度控制在250℃，出口压力在11.5Mpa；
（5）冷却成型：通过气刀将片状熔体贴附在温度为85℃的冷却辊上，使聚丙烯熔体表层在0.6秒时间内冷却凝固形成厚片；
（6）纵向拉伸：厚片采用直径为φ600mm预热辊6根、定型辊4根、直径为φ180mm的拉伸辊6根、温度在146℃、拉伸间隙35mm、拉伸比为4.5×1.1的条件下进行拉伸，得膜片；
（7）横向拉伸：对膜片进行横向拉伸，得薄膜；其中，横拉温度170℃，横向拉伸比为9；
（8）电晕处理：切除未拉伸开的边膜，进行电晕处理，得金属化电容膜；
（9）牵引收卷：符合幅宽规定的金属化膜经牵引收成卷。
实施例1-3的金属化电容膜的技术指标如下：
①厚度3-4 um；
②横向收缩率≤0.2%、纵向收缩率≤2.5%；
③横向拉伸强度≥250Mpa、纵向拉伸强度≥160Mpa；
④最小击穿电压600Vv/um；
⑤其卷制电容器的工作温度可达到（100-115）℃。
Claims (1)
1.电容器用耐高温超薄聚丙烯金属化电容膜，其特征是该聚丙烯金属化电容膜由以下步骤制备而成：
（1）喂料：取等规度为96%、灰分含量小于30ppm、熔融指数2.5g/10min的聚丙烯树脂粒子送至料仓；
（2）熔融挤出：等规度为96%的聚丙烯树脂粒子通过真空吸料机吸到挤出机上方的料斗，经挤出机熔化，形成熔融均匀的粘流态熔体，挤出机温度为50-250℃；
（3）熔体过滤：采用过滤面积为0.7㎡过滤网为15u的烛式过滤器，滤去粘流态熔体中杂质及未熔物；
（4）熔体铸片：使熔体产生6-8Mpa的压力，熔体在模头上铸片，形成片状熔体；其中，模唇开口调整到0.5—0.6mm，模头温度控制在240—250℃，出口压力在11.5Mpa；
（5）冷却成型：通过气刀将片状熔体贴附在温度为85℃的冷却辊上，使聚丙烯熔体表层在0.6秒时间内冷却凝固形成厚片；
（6）纵向拉伸：厚片采用直径为φ600mm预热辊6根、定型辊4根、直径为φ180mm的拉伸辊6根、温度在121-146℃、拉伸间隙35mm、拉伸比为4.5×1.1的条件下进行拉伸，得膜片；
（7）横向拉伸：对膜片进行横向拉伸，得薄膜；其中，横拉温度160-170℃，横向拉伸比为9；
（8）电晕处理：切除未拉伸开的边膜，进行电晕处理，得金属化电容膜；
（9）牵引收卷：符合幅宽规定的金属化膜经牵引收成卷。
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