CN112335103A - 用于电子部件的聚四氟乙烯膜 - Google Patents

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Abstract

用于电子部件的聚四氟乙烯膜，其特征在于，该聚四氟乙烯膜可具有1.40g/cm3或更高的密度和3,000秒或更高的不透气性。

Description

用于电子部件的聚四氟乙烯膜
技术领域
本公开涉及用于电子部件的聚四氟乙烯膜。
背景
在电子部件如电容器和电池中，电子部件内的电解所产生的氢气可通过多孔膜排放到电子部件外。
因此，本公开的目的是抑制水分转移并抑制用于电子部件的电解质溶液的蒸发。
概述
在一些实施方式中，本公开的用于电子部件的聚四氟乙烯膜可具有1.40g/cm3或更高的密度和3,000秒或更高的不透气性(air impermeability)。
在一些实施方式中，聚四氟乙烯膜可具有0.8MP或更高的液体进入压力(liquidentry pressure)。
在一些实施方式中，聚四氟乙烯膜可具有10-1,000μm的厚度。
在一些实施方式中，聚四氟乙烯膜可具有22％或更低的孔隙率和1.70g/cm3或更高的密度。
在一些实施方式中，聚四氟乙烯膜可具有至少一个表面粗糙度Ra为0.170μm或更高的表面。
在一些实施方式中，聚四氟乙烯膜包括第一聚四氟乙烯膜和第二聚四氟乙烯膜，且第一和第二聚四氟乙烯膜中至少一者为多孔膜。
在一些实施方式中，聚四氟乙烯膜包含复合膜，该复合膜具有第一低密度聚四氟乙烯膜、高密度聚四氟乙烯膜和第二低密度聚四氟乙烯膜，它们按此顺序层压在一起，且第一和第二低密度聚四氟乙烯膜具有0.170μm或更高的表面粗糙度Ra。
在一些实施方式中，聚四氟乙烯膜包含由低密度聚四氟乙烯膜和高密度聚四氟乙烯膜组成的两个层，且该低密度和高密度聚四氟乙烯膜都具有0.170μm或更高的表面粗糙度Ra。
本公开可包括具有开口的电子部件，该电子部件包含设置在该开口上的聚四氟乙烯膜。
本公开可包括具有开口的电容器，该电容器包含设置在该开口上的聚四氟乙烯膜。
本公开可包括具有开口的电池，该电池包含设置在该开口上的聚四氟乙烯膜。
利用本公开的聚四氟乙烯膜，可以抑制用于电子部件(如电容器和电池)的电解质溶液的蒸发，还可减少水分通过膜转移的量。根据一个实施方式，可提供一种具有高液体进入压力的聚四氟乙烯膜，该高液体进入压力能经受住安全阀的开阀测试。根据又一个实施方式，可提供一种容易设置(可焊接)在电子部件上的聚四氟乙烯膜。
附图简要说明
图1是铝电解电容器的分解透视图。
图2是密封板的截面图。
图3是显示电解质溶液蒸发特性的测量方法的图示。
图4是焊接强度的测量方法的图示。
详细描述
用于电子部件的聚四氟乙烯膜可包含一个或多个层。在一些实施方式中，聚四氟乙烯膜仅由聚四氟乙烯(以下称PTFE)制成，但该膜中可包含添加剂或PTFE以外的树脂，前提是其相对于整个PTFE膜的质量的含量为5质量％或更低。添加剂或PTFE以外的树脂的质量可为1质量％或更低。也就是说，PTFE可为95质量％或更高，也可为99质量％或更高，也可为100质量％。在本说明书中，即便PTFE膜中包含少量的添加剂或PTFE以外的树脂，这样的膜也涵盖在本公开的PTFE膜下。
下面将描述PTFE膜的各种参数。在PTFE膜由多个层组成的情况下，各种参数是所有层层压在一起的状态下测量的数值。
(密度)
在一些实施方式中，PTFE膜的密度可以是0.7g/cm3或更高，0.9g/cm3或更高，1.40g/cm3或更高，可以是1.60g/cm3或更高。PTFE膜的密度也可以是1.70g/cm3或更高，也可以是1.80g/cm3或更高。PTFE膜的密度的上限不受特别限制，但上限可以是例如2.20g/cm3或更低。在本说明书中，PTFE膜的密度(g/cm3)是通过以下方式得到的值：测量PTFE膜的质量W(g)和包括孔部分在内的表观体积V(cm3)，然后用质量W除以体积V。在一些实施方式中，有一种包含两种PTFE膜——高密度PTFE膜和低密度PTFE膜——的复合膜。在一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有1.7g/cm3至2.20g/cm3范围内的密度。在一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有1.8g/cm3至2.10g/cm3范围内的密度。在一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有1.9g/cm3至2.0g/cm3范围内的密度。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有0.7g/cm3至1.0g/cm3范围内的密度。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有0.75g/cm3至0.95g/cm3范围内的密度。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有0.8g/cm3至0.9g/cm3范围内的密度。
(不透气性(格利数))
在一些实施方式中，PTFE膜的不透气性可为3000秒或更高，可为5000秒或更高，也可为10000秒或更高，且还可为30000秒或更高，可为60000秒或更高，可为99999秒或更高。在本说明书中，PTFE膜的不透气性按照JIS P8117测量。在复合膜包含两种PTFE膜——高密度PTFE膜和低密度PTFE膜——的一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有在3000秒至99999秒范围内的不透气性。在一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有在10000秒至99999秒范围内的不透气性。在一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有在60000秒至99999秒范围内的不透气性。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有在17秒至19秒范围内的不透气性。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有在17.5秒至18.5秒范围内的不透气性。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有在17.7秒至18.1秒范围内的不透气性。
(孔隙率)
PTFE膜的孔隙率可为65％或更低，50％或更低，41％或更低，或者22％或更低。PTFE膜的孔隙率也可为19％或更低，也可为16％或更低，11％或更低，或者5％或更低。PTFE膜的孔隙率的下限不受特别限制，但下限可以是例如1％或更高，可为3％或更高。测量孔隙率的方法将在后面描述。在存在两种PTFE膜——高密度PTFE膜和低密度PTFE膜——的一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有在2％至12％范围内的孔隙率。在一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有5.5％至11.5％范围内的孔隙率。在一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有6％至11％范围内的孔隙率。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有55％至65％范围内的孔隙率。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有57％至61％范围内的孔隙率。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有58％至59％范围内的孔隙率。
(液体进入压力)
PTFE膜的液体进入压力可为0.8MPa或更高，也可为2MPa或更高，并且也可为5MPa或更高。测量液体进入压力的方法将在后面描述。
(膜厚度)
TFE膜的膜厚度可为10μm或更大，也可为50μm或更大，并且也可为100μm或更大，特别是可为150μm或更大。尽管PTFE膜的厚度的上限不受特别限制，但这样的上限是例如1,000μm或更小，可为300μm或更小，也可为250μm或更小。在复合膜包含两种PTFE膜——高密度PTFE膜和低密度PTFE膜——的一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有180-200μm范围内的膜厚度。在一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有185-195μm范围内的膜厚度。在一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有180-190μm范围内的膜厚度。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有18.0-20.0μm范围内的膜厚度。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有18.5-19.5μm范围内的膜厚度。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有18.0-19.0μm范围内的膜厚度。
(穿刺强度)
PTFE膜的穿刺强度可为12.5N或更高，也可为14N或更高，并且也可为18N或更高。PTFE膜的穿刺强度的上限不受特别限制，但上限可以是例如40N或更低。在本说明书中，穿刺强度按照JIS Z 1707测量。
(应力负荷下的伸长百分数)
当用针以5N的应力穿刺PTFE膜时，伸长百分数可为1200％或更低，也可为900％或更低，并且也可为600％或更低。当用针以5N的应力穿刺PTFE膜时的伸长百分数的下限不受特别限制，但这样的下限是例如250％或更高。测量处于应力负荷下的伸长百分数的方法将在后面描述。
(算术平均粗糙度Ra)
PTFE膜的至少一个表面的算术平均粗糙度Ra可为0.170μm或更大，也可为0.214μm或更大，并且也可为0.250μm或更大。两个表面的算术平均粗糙度Ra也可为0.170μm或更大。增大算术平均粗糙度Ra的方法不受特别限制，可通过化学或物理表面处理、在制造过程中的热处理或者利用组成材料或者其组合来实现。在本说明书中，算术平均粗糙度Ra按照JISB 0601测量。
(泡点压力)
PTFE膜的泡点压力可为660kPa或更高，也可为800kPa或更高。在本说明书中，泡点压力按照JIS K 3832测量(泡点法)。
PTFE膜的最大孔径按照以下方程式确定。泡点压力越大，PTFE膜的最大孔径越小。
d＝4γcosθ/P
(在该方程式中，d是PTFE膜的最大孔径(m)，γ是异丙醇的表面张力(N/m)，θ是异丙醇与PTFE膜之间的接触角(弧度)，P是泡点压力(kPa))。
(焊接强度)
PTFE膜具有大的算术平均粗糙度Ra的表面与膜厚度为50μm的聚丙烯树脂膜之间的焊接强度可为0.4kgf或更高，也可为高于0.6kgf。尽管焊接强度的上限不受特别限制，该上限是例如2.0kgf或更低。测量焊接强度的方法将在后面描述。
<PTFE膜的组成>
PTFE膜包括一个层或多个层或由一个层或多个层组成，但PTFE膜可以包括多个层或由多个层组成，并且也可以包括两个或三个层或者由两个或三个层组成。而且，PTFE膜可对应于以下类型1至5中的一个类型，并且也可以对应于类型3至5中的任何一个类型。
(类型1和2)
PTFE膜仅由单层PTFE膜组成。类型1通过制备PTFE膜的一般方法制备，并且两个表面都经过表面处理。另一方面，在类型2中，表面处理仅在加热下对一个表面短时进行。
(类型3)
复合PTFE膜包括高密度PTFE膜和低密度PTFE膜，并且所述PTFE膜中的至少一种膜是多孔膜。PTFE膜可包括第一PTFE膜和第二PTFE膜两个层或由第一PTFE膜和第二PTFE膜两个层组成，并且所述两个层中的至少一个层是多孔膜。
(类型4)
类型4是层合物，它也是复合PTFE膜，通过第一低密度PTFE膜(以下称低密度膜)、高密度PTFE膜(以下称高密度膜)和第二低密度膜按此顺序堆叠而成。在一些实施方式中，该第一低密度膜和第二低密度膜具有0.170μm或更高的表面粗糙度Ra。
(类型5)
类型5是包括低密度膜和高密度膜或由低密度膜和高密度膜组成的复合PTFE膜，且低密度膜侧的表面经历与类型2一样的表面处理。在一些实施方式中，该低密度膜和高密度膜具有0.170μm或更高的表面粗糙度Ra。
<制备PTFE膜的方法>
下面将描述制备类型1至5的PTFE膜的方法的例子。
(类型1)
首先，在未烧结的PTFE细粉末中加入液体润滑剂，如溶剂石脑油、白油、环烷烃、异石蜡烃和/或异石蜡烃的卤化物和/或氰化物，以形成PTFE细粉末糊料。然后，将糊料装入挤出机，挤出成带状，得到挤出的PTFE带。随后，用压延辊对挤出的PTFE带进行辊压，然后将其连续引入干燥机，进行干燥处理，以除去液体润滑剂，从而得到干燥的PTFE带。随后，将该干燥的PTFE带连续引入拉伸设备，在带前进的方向(MD方向)上拉伸，得到拉伸的PTFE膜。拉伸时的温度可为250-320℃，也可为270-310℃。此外，拉伸比可为100-127％，也可为101-125％。最后，通过对拉伸的PTFE膜进行连续热处理来固定(热定型)多孔结构，并卷绕起来，得到PTFE膜。在类型1中，热处理时间可少于10秒，也可为5秒或更短。此外，在类型1中，热处理时间可为1秒或更长，也可为2秒或更长。需要指出，相对于JP-B-51-18991所述的制造方法，对上述拉伸、热处理等步骤作出了部分改变。
(类型2)
在类型2中，以与类型1中相同的方式获得拉伸的PTFE膜，不同之处在于拉伸的PTFE膜仅有一侧受热处理。在类型2中，拉伸比可高于100％，也可为110％或更高，并且可为220％或更低，也可为200％或更低。此外，热处理时间可短于类型1的热处理时间，且热处理时间可少于2秒，也可为1.5秒或更短，并且也可为1秒或更短。此外，在类型2中，热处理时间可为0.1秒或更长，也可为0.3秒或更长。PTFE膜也可在与类型1相同的条件下制备。
(类型3)
在类型3中，制备PTFE膜的方法与类型1中的方法的不同之处在于，将后文描述的双轴拉伸带作为低密度膜(多孔膜)组合在尚未拉伸但经干燥的PTFE带上。在类型3中，拉伸比可为100％或更高，并且可为130％或更低，也可为120％或更低。对于类型3，热处理时间可短于类型1的热处理时间，并且热处理时间可少于3秒，也可为2秒或更短。此外，在类型3中，热处理时间可为0.1秒或更长，也可为0.3秒或更长。PTFE膜也可在与类型1相同的条件下制备。需要指出，将双轴拉伸带组合在经过干燥的PTFE带上是对JP-A-57-131236所述制备方法的改进。
双轴拉伸带通过以下过程获得：以与类型1中相同的方式制备挤出PTFE带，用压延辊对该挤出PTFE带进行辊压，在纵向和横向上对PTFE带进行双轴拉伸，以与类型1中相同的方式对双轴拉伸带进行干燥。纵向拉伸比可为200-800％，也可为300-700％，并且横向拉伸比可为500-1300％，也可为700-1200％。
(类型4)
首先，将类型3中所用的多孔膜(低密度膜)、类型1中所用的拉伸PTFE膜(高密度膜)和类型3中所用的多孔膜(低密度膜)按此顺序层合，并在带前进的方向(MD方向)上进行拉伸，得到拉伸PTFE层合物。最后，对拉伸PTFE层合物进行连续热处理，以固定(热定型)多孔结构，并卷绕起来得到PTFE层合物。在类型4中，拉伸比可为100％或更高，并且可为150％或更低，也可为130％或更低。在类型4中，热处理时间可少于3秒，也可为2秒或更短。此外，在类型4中，热处理时间可为0.1秒或更长，也可为0.3秒或更长。PTFE膜也可在与类型1相同的条件下制备。
(类型5)
首先，将类型1中所用的拉伸PTFE膜(高密度膜)与类型3中所用的多孔膜(低密度膜)层合起来，并在带前进的方向(MD方向)上拉伸，得到拉伸PTFE层合物。最后，仅对拉伸PTFE层合物的低密度侧的表面进行连续热处理，以固定(热定型)多孔结构，然后卷绕起来得到PTFE层合物。在类型5中，拉伸比可高于100％,也可为110％或更高。此外，在类型5中，拉伸比可为150％或更低,也可为130％或更低。在类型5中，热处理时间可少于2秒，也可为1.5秒或更短，并且也可为1秒或更短。此外，在类型5中，热处理时间可为0.1秒或更长，也可为0.3秒或更长。除了上述条件外，优选在与类型1中相同的条件下制备PTFE膜。
<电子部件>
使用本公开的PTFE膜的电子部件的例子是具有开口的电子部件，其中聚四氟乙烯膜设置在开口上。此外，在一些实施方式中，电子部件是电容器或电池。具体而言，使用本公开的PTFE膜的电子部件可以是具有开口的电容器，其中聚四氟乙烯膜设置在开口上，或者具有开口的电池，其中聚四氟乙烯膜设置在开口上。在一些实施方式中，PTFE膜是包含低密度PTFE膜和高密度PTFE膜的复合膜。在这样的实施方式中，复合PTFE膜可设置在电子部件上，其中低密度PTFE膜靠近电子部件取向，而高密度PTFE膜远离电子部件取向。在一些实施方式中，复合膜附连到电子部件上，例如通过将复合膜的低密度PTFE膜部分焊接到电子部件的开口上。
下文将描述具有PTFE膜的铝电解电容器，作为使用了本公开的PTFE膜的电子部件的一个例子。
图1是铝电解电容器的分解透视图。在铝电解电容器1中，电容器元件3容纳在有底的圆筒形金属外壳2内，金属外壳2的开口用密封板4密封，并且在金属外壳2的底部表面上设置安全阀5。安全阀5设计成当内压在异常情况下升高时打开，所述异常情况的例子包括给铝电解电容器1施加了过电压的情况。电容器元件3通过卷绕阳极箔6和阴极箔7来构造，并且在阳极箔6和阴极箔7之间插入了隔膜8，一对引线9从阳极箔6和阴极箔7引出。隔膜8浸渍有包含溶剂(例如乙二醇或γ-丁内酯)和电解质盐的电解质溶液。
图2是密封板4的截面图。密封板4包含橡胶层11、酚树脂膜12、聚丙烯树脂膜13和PTFE膜14，它们按上述顺序层合。在一些实施方式中，PTFE膜14是包含高密度PTFE膜和低密度PTFE膜的复合PTFE膜。作为橡胶层11、酚树脂膜12和聚丙烯树脂膜13，例如，可以使用厚度为1.0mm的橡胶层11，厚度为2.5-3mm的酚树脂膜12，以及厚度为100μm的聚丙烯树脂膜13。需要指出，在橡胶11、酚树脂膜12和聚丙烯树脂膜13中均形成孔。例如，在橡胶层11中形成直径为1mm或更小的孔，在酚树脂膜12和聚丙烯树脂膜13中各形成直径为1mm的孔。将具有孔的橡胶层11、具有孔的酚树脂膜12和具有孔的聚丙烯树脂膜13堆叠起来，这些孔彼此重叠。将PTFE膜14层合在聚丙烯树脂膜13上，靠近在聚丙烯树脂膜13上形成的孔。PTFE膜14焊接在聚丙烯树脂膜13上。作为焊接的方法，例如，在对焊接部施加4kgf(千克力)的压紧力的同时，用焊嘴(未示出)将焊接部加热到380℃，保持3秒，由此可将PTFE膜14焊接到聚丙烯树脂膜13上。
PTFE膜14和聚丙烯树脂膜13可通过激光焊接或超声焊接方法焊接在一起，或者可利用压缩部件如橡胶O型环紧固在一起，或者可通过共挤出模制在一起。
实施例
下文将结合实施例更详细地描述本公开，但以下实施例不限制本公开，可在不背离本公开的主旨的情况下在本公开的范围内作出各种改变。
接下来，将在下面描述实施例中使用的测量和评估方法。表1显示了实施例和比较例的PTFE膜的参数，表2显示了实施例16-20的高密度膜部分和低密度膜部分的不透气性(格利数)、密度、孔隙率和厚度。
(不透气性(格利数))
PTFE膜的不透气性用旭精工股份有限公司(Asahi Seiko Co.,Ltd)制造的奥肯(Oken)不透气性测试机KG1，根据JIS P 8117测量。在后面描述的实施例16-20中，用PTFE层合物作为PTFE膜进行测量和评估(这同样适用于下面的测量/评估方法)。
(密度)
测量PTFE膜的质量W(g)和包括孔部分的表观体积V(cm3)，用质量W除以体积V，计算PTFE膜的密度ρ(g/cm3)。
(孔隙率)
利用密度ρ(g/cm3)和完全没有孔形成时的真实密度(在PTFE树脂的情况下为2.2g/cm3)，按照以下公式计算PTFE膜的孔隙率：
孔隙率(％)＝[(2.2-ρ)/2.2)]×100
(液体进入压力)
在PTFE膜的加压表面的相反侧设置开口直径为1mm、厚度为0.5mm的不锈钢板，在100℃下控制乙二醇的液压，使得在PTFE膜上施加预定压力。将预定压力维持5分钟，通过视觉确认是否有液体通过PTFE膜。当预定压力成功保持5分钟时，升高施加在PTFE膜上的压力，再次进行上述测试，当液体通过PTFE膜时的液压定义为液体进入压力。将乙二醇的液温保持在100℃，假定电容器的额定温度为105℃。
(膜厚度)
在除了所施加的主体弹簧负荷外没有其他负荷的情况下，用刻度盘式厚度仪[得乐公司(TECLOCK Corporation)制造的“SM-1201”]测量平均厚度，将其作为PTFE膜的厚度。
(穿刺强度)
穿刺强度按照JIS Z 1707测量如下。利用A&D股份有限公司制造的TENSILON万用材料测试机RTG-1210，固定PTFE膜，并用具有2.0mm直径和半球形尖端的针穿刺，尖端的半径为1.0mm，穿刺速度为50±5mm/分钟，测量直至针穿透的最大应力。该最大应力定义为穿刺强度。
(应力负荷下的伸长百分数)
利用A&D股份有限公司制造的TENSILON万用材料测试机RTG-1210，固定PTFE膜，并用具有2.0mm直径和半球形尖端的针穿刺，尖端的半径为1.0mm，穿刺速度为50±5mm/分钟，测量直至针穿透的最大应力。在用针以5N的应力穿刺PTFE膜时，测量针的位移量(μm)，也就是将针从针与PTFE膜的表面接触的状态移动到针以5N的应力穿刺的状态，测量针的位移量(μm)。用针的位移量(μm)除以PTFE膜的厚度(μm)，得到的百分数作为PTFE膜在5N应力负荷下的伸长百分数。
(算术平均粗糙度Ra)
算术平均粗糙度Ra按照JIS B 0601测量如下。用基恩士公司(Keyence)制造的激光显微镜VK 9710确定测量视域，该显微镜配有物镜(放大倍数：150倍，CF IC EPI PLANApo 150×，尼康公司制造)，该测量在完全视域中进行。利用所得到的数据，用0.25μm的短波长截止λs和80μm的长波长截止λc计算算术平均粗糙度Ra。在所有的实施例和比较例中，测量PTFE膜的两个表面的算术平均粗糙度Ra，将具有较大算术平均粗糙度Ra的表面视为A表面的算术平均粗糙度Ra，将具有较小算术平均粗糙度Ra的表面视为B表面的算术平均粗糙度Ra。
(泡点压力)
泡点压力按照JIS K 3832(泡点法)测量如下。将PTFE膜浸泡在异丙醇中，从PTFE膜的较低侧升高空气压力。从PTFE膜具有最大孔径的孔最开始产生气泡时的压力定义为泡点压力P(Pa)。
(电解质溶液的蒸发特性)
如图3所示，预备小瓶20[丸笑公司(Maruemu Corporation)制造的7号威猛(Mighty)小瓶；容量为50ml]，其配有盖21、橡胶垫圈22和瓶体23，在盖21的中心部分形成直径为2.0mm的孔，在橡胶垫圈22的中心部分形成直径为5.0mm的孔。接下来，将PTFE膜24夹在盖21与橡胶垫圈22之间，封闭在盖21中形成的孔和在橡胶垫圈22中形成的孔。随后，将约8.0g乙二醇25装入瓶体部分并密封。然后，将小瓶20放在105℃的烘箱中24小时，测量24小时后乙二醇的减少量。用该减少量除以PTFE膜的蒸发面积(橡胶垫圈的孔面积：1.96×10- 5m2)和测量时间(24小时)，得到重量损失率(g/m2·h)，其根据以下标准评估。
A：重量损失率小于50g/m2·h。
B：重量损失率为50-200g/m2·h。
C：重量损失率大于200g/m2·h。
(水分转移抑制特性)
水分转移抑制特性可通过测量水蒸气抑制率来评估。具体而言，按照JIS K7129测量PTFE膜的水蒸气转移速率，然后按照以下标准评估。
A：水蒸气转移速率小于5g/m2·24h。
B：水蒸气转移速率为5-500g/m2·24h。
C：水蒸气转移速率大于500g/m2·24h。
(焊接强度)
i)制备密封板
如图4所示，通过按顺序层合厚度为1.0mm的橡胶31、厚度为2.0mm的酚树脂膜32和厚度为50μm的聚丙烯树脂膜33制备层合物。接下来，将层合物切割成2cm的正方块，并形成直径为2.5mm的孔，使得孔穿透所有的层。随后，在4kgf的压紧力下，用焊嘴在380℃将焊接部加热3秒，从而将PTFE膜34的A表面焊接到聚丙烯树脂膜33上，封闭在聚丙烯树脂膜33中形成的孔，由此制得密封板。首先，将直径为2.0mm的半圆形针35固定在依梦达股份有限公司(IMADA Co.,Ltd)制造的DS2-50N测力计上，所述半圆形针35具有半径为1.0mm的半球形尖端。接下来，利用依梦达股份有限公司制造的测力计支架MH-1000N-E，移动与针35固定在一起的测力计36，以193mm/分钟的速率将针35从密封板4的橡胶侧推向在密封板中形成的直径为2.5mm的孔，直到PTFE膜从密封板上剥落。读取PTFE膜剥落时测力计显示的峰值强度(kgf)，作为焊接强度，然后按照以下标准对其进行评估。
A：焊接强度大于0.6kgf。
B：焊接强度为0.4-0.6kgf。
C：焊接强度小于0.4kgf。
(实施例1)
将溶剂石脑油加入旭硝子股份有限公司制造的Fluon(注册商标)CD123，其是PTFE的未烧结细粉末，由此形成PTFE细粉末糊料。接下来，将糊料装入挤出机，挤出成宽16cm、厚750μm的带状，从而得到挤出PTFE带。此后，用压延辊将挤出PTFE带辊压至220μm的厚度，然后将其连续引入干燥机，在300℃的温度下干燥，以除去溶剂石脑油，从而得到干燥的PTFE带。随后，将干燥的PTFE带连续引入拉伸设备，在300℃的温度下，在带前进的方向(MD方向)上，以125％的拉伸比拉伸，得到拉伸PTFE膜。最后，在360℃将拉伸PTFE膜连续热处理3秒，以固定(热定型)多孔结构，然后卷绕起来，得到PTFE膜。
(实施例2)
以与实施例1中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为115％。
(实施例3)
以与实施例1中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为112％。
(实施例4)
与实施例1中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为110％。
(实施例5)
以与实施例1中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为108％。
(实施例6)
以与实施例1中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为106％。
(实施例7)
以与实施例1中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为107％。
(实施例8)
以与实施例1中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为101％。
(实施例9)
首先，以与实施例1中相同的方式制备干燥的PTFE带。接下来，将干燥的PTFE带连续引入拉伸设备，在300℃的温度下，在带前进的方向(MD方向)上，以110％的拉伸比拉伸，得到拉伸PTFE膜。最后，在360℃仅将拉伸PTFE膜的一个表面连续热处理0.9秒，以固定(热定型)多孔结构，然后卷绕起来，得到PTFE膜。
(实施例10)
以与实施例9中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于热处理时间设定为0.7秒。
(实施例11)
以与实施例9中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于热处理时间设定为0.6秒。
(实施例12)
以与实施例9中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为145％，热处理时间设定为0.7秒。
(实施例13)
以与实施例9中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为163％，热处理时间设定为0.7秒。
(实施例14)
以与实施例9中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为183％，热处理时间设定为0.7秒。
(实施例15)
以与实施例9中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为196％，热处理时间设定为0.7秒。
(实施例16)
首先，以与实施例1中相同的方式制备干燥的PTFE带，作为高密度膜。接下来，以与实施例1中相同的方式制备挤出PTFE带，用压延辊辊压至500μm的厚度。此后，对辊压的PTFE带进行双轴拉伸，纵向拉伸比为500％，横向拉伸比为1000％。随后，将双轴拉伸带引入干燥机，在300℃的温度下干燥，以除去溶剂石脑油，并干燥得到厚度为35μm和密度为0.45g/cm3的双轴拉伸膜，作为多孔膜(低密度膜)。
将第一高密度膜和该低密度膜切割成相同的尺寸，在辊间组合，然后通过拉伸设备在300℃的温度下在带前进的方向(MD方向)上以116％的拉伸比拉伸，由此得到拉伸PTFE层合物。最后，在350℃将拉伸PTFE膜连续热处理1秒，以固定(热定型)多孔结构，然后卷绕起来，得到复合PTFE膜。
(实施例17)
以与实施例16中相同的方式制备复合PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为105％。
(实施例18)
以与实施例16中相同的方式制备复合PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为100％(未进行拉伸)。
(实施例19)
首先，以与实施例1中相同的方式制备挤出PTFE膜，并以与实施例1中相同的方式制备拉伸PTFE膜作为高密度膜，不同之处在于用压延辊将挤出PTFE带辊压至220μm的厚度。接下来，以与实施例16中相同的方式制备低密度PTFE膜，在实施例19中制备两块多孔膜。
将高密度PTFE膜和两块多孔低密度PTFE膜各自切割成相同尺寸，在辊间按顺序组合多孔膜、高密度膜和多孔膜，然后通过拉伸设备在300℃的温度下在带前进的方向(MD方向)上以116％的拉伸比对它们进行拉伸，得到拉伸PTFE层合物。最后，在350℃将拉伸PTFE膜连续热处理1秒，以固定(热定型)多孔结构，然后卷绕起来，得到复合PTFE膜。
(实施例20)
以与实施例1中相同的方式制备拉伸PTFE膜，作为高密度膜。接下来，以与实施例16中相同的方式制备多孔膜(低密度膜)。将高密度膜和多孔膜各自切割成相同的尺寸，在辊间组合，然后通过拉伸设备在300℃的温度下在带前进的方向(MD方向)上以110％的拉伸比拉伸，由此得到拉伸PTFE层合物。最后，在360℃仅将拉伸PTFE层合物的低密度侧的表面连续热处理0.9秒，以固定(热定型)多孔结构，然后卷绕起来得到复合PTFE。
(比较例1)
用压延辊将实施例1所述的挤出PTFE带辊压至400μm的厚度，然后将其引入干燥机，在300℃的温度下干燥，以除去溶剂石脑油，从而得到干燥的PTFE带。接下来，将干燥的PTFE带连续引入拉伸设备，在300℃的温度下，在带前进的方向(MD方向)上，以600％的拉伸比拉伸，得到拉伸PTFE膜。最后，在380℃将拉伸PTFE膜连续热处理3秒，以固定(热定型)多孔结构，然后卷绕起来，得到PTFE膜。
(比较例2)
用压延辊将实施例1所述的挤出PTFE带辊压至380μm的厚度，然后将其引入干燥机，在300℃的温度下干燥，以除去溶剂石脑油，从而得到干燥的PTFE带。接下来，将干燥的PTFE带连续引入拉伸设备，在300℃的温度下，在带前进的方向(MD方向)上，以225％的拉伸比拉伸，得到拉伸PTFE膜。最后，在380℃将拉伸PTFE膜连续热处理3秒，以固定(热定型)多孔结构，然后卷绕起来，得到PTFE膜。
(比较例3)
用压延辊将实施例1所述的挤出PTFE带辊压至220μm的厚度，然后将其引入干燥机，在300℃的温度下干燥，以除去溶剂石脑油，从而得到干燥的PTFE带。接下来，将干燥的PTFE带连续引入拉伸设备，在300℃的温度下，在带前进的方向(MD方向)上，以130％的拉伸比拉伸，得到拉伸PTFE膜。最后，在360℃将拉伸PTFE膜连续热处理3秒，以固定(热定型)多孔结构，然后卷绕起来，得到PTFE膜。
(比较例4)
以与比较例3相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于，将挤出PTFE膜辊压至200μm的厚度，并以145％的拉伸比拉伸。
(比较例5)
以与比较例3相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于，将挤出PTFE膜辊压至200μm的厚度，并以140％的拉伸比拉伸。
(比较例6)
以与比较例3相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于，将挤出PTFE膜辊压至200μm的厚度，并以135％的拉伸比拉伸。
(比较例7)
以与比较例3相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于，将挤出PTFE膜辊压至200μm的厚度，并以130％的拉伸比拉伸。
[表1]
Figure BDA0002739511010000191
[表2]
Figure BDA0002739511010000201
当使用实施例1-15中的各自具有1.40g/cm3或更高的密度和3000秒或更高的不透气性的PTFE膜时，电解质溶液的蒸发和水分的转移受到抑制，实施例1-15的PTFE膜具有高液体进入压力，这能经受住安全阀的开阀测试。同样，当实施例16-20中的各自具有1.40g/cm3或更高的密度和3000秒或更高的不透气性的PTFE膜时，电解质溶液的蒸发和水分的转移受到抑制。另一方面，当使用各自具有小于3000秒的不透气性的比较例1-7时，电解质溶液大量蒸发，水分通过膜转移，比较例1-7的PTFE膜不具有能够经受住安全阀的开阀测试的高液体进入压力。

Claims (23)

1.一种电子部件，其包含：
位于其中的电解质溶液；以及
覆盖电子部件的开口的复合膜：
所述复合膜包含：
具有1.7g/cm3至2.20g/cm3的密度和3,000秒至99,999秒的不透气性的高密度聚四氟乙烯膜；
具有0.7g/cm3至1.0g/cm3的密度和17秒至19秒的不透气性的低密度聚四氟乙烯膜；
其中电解质溶液以小于50g/m2·h的速率通过复合膜蒸发。
2.根据权利要求1所述的电子部件，其中复合膜直接设置在电子部件的开口上，其中低密度聚四氟乙烯膜靠近电子部件设置，高密度聚四氟乙烯远离电子部件设置。
3.根据权利要求1所述的电子部件，其中复合膜结合在密封板中，其中密封板覆盖电子部件的开口。
4.根据权利要求3所述的电子部件，其中密封板包含：
橡胶层；
树脂膜；
聚丙烯膜；以及
复合膜层；
其中树脂膜和聚丙烯膜夹在橡胶层与复合膜层之间；
其中复合膜层靠近电子部件定位；以及
其中橡胶层远离电子部件定位。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的电子部件，其中复合膜具有0.8MPa至5.0MPa的液体进入压力。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的电子部件，其中高密度聚四氟乙烯膜具有180μm至200μm范围内的厚度。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的电子部件，其中低密度聚四氟乙烯膜具有18.0μm至20.0μm范围内的厚度。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的电子部件，其中高密度聚四氟乙烯膜具有2％至12％范围内的孔隙率。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的电子部件，其中低密度聚四氟乙烯膜具有55％至65％范围内的孔隙率。
10.根据前述权利要求中任意一项所述的电子部件，其中复合膜的至少一个表面具有0.17μm至0.24μm范围内的平均表面粗糙度(Ra)。
11.根据权利要求7所述的电子部件，其中高密度和低密度聚四氟乙烯膜具有0.17μm至0.24μm范围内的平均表面粗糙度(Ra)。
12.根据前述权利要求中任意一项所述的电子部件，其中所述电子部件是电容器。
13.根据权利要求1-11中任意一项所述的电子部件，其中所述电子部件是电池。
14.一种密封板，其包含：
橡胶层；
树脂膜；
聚丙烯膜；以及
复合膜层，其包含：
具有1.7g/cm3至2.20g/cm3的密度和3,000秒至99,999秒的不透气性的高密度聚四氟乙烯膜；
具有0.7g/cm3至1.0g/cm3的密度和17秒至19秒的不透气性的低密度聚四氟乙烯膜；
其中树脂膜和聚丙烯膜夹在橡胶层与复合膜层之间；
其中当将密封板放置在包含电解质溶液的电子部件上且构造成复合膜靠近电子部件定位且进一步构造成橡胶层远离电子部件定位，电解质溶液以小于50g/m2·h的速率通过复合膜蒸发。
15.根据权利要求14所述的密封板，其中第三复合膜层具有0.8MPa至5.0MPa的液体进入压力。
16.根据权利要求14或15所述的密封板，其中高密度聚四氟乙烯膜具有180μm至200μm范围内的厚度。
17.根据前述权利要求中任意一项所述的密封板，其中低密度聚四氟乙烯膜具有18.0μm至20.0μm范围内的厚度。
18.根据前述权利要求中任意一项所述的密封板，其中高密度聚四氟乙烯膜具有2％至12％范围内的孔隙率。
19.根据前述权利要求中任意一项所述的密封板，其中低密度聚四氟乙烯膜具有55％至65％范围内的孔隙率。
20.根据前述权利要求中任意一项所述的密封板，其中第三复合膜层的至少一个表面具有0.17μm至0.24μm范围内的平均表面粗糙度(Ra)。
21.根据权利要求20所述的密封板，其中高密度和低密度聚四氟乙烯膜具有0.17μm至0.24μm范围内的平均表面粗糙度(Ra)。
22.一种电子部件，其包含：
位于其中的电解质溶液；以及
权利要求11-18中任意一项所述的密封板，所述密封板设置在电子部件上，其中密封板的复合膜层靠近电子部件定位，密封板的橡胶层远离电子部件定位。
23.根据权利要求23所述的电子部件，其中所述电子部件是电池或电容器。
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