CN113272113B - 非晶态热塑性树脂膜、电容器用金属化膜、膜卷及电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供高温下具有高的绝缘击穿强度、厚度薄、且具有优异的狭缝加工适应性的非晶态热塑性树脂膜。一种非晶态热塑性树脂膜,其包含玻璃化转变温度(Tg)为130℃以上且小于200℃的非晶态热塑性树脂以及选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子,上述粒子的平均粒径为0.1μm以上且1.5μm以下,上述粒子的含有率为0.1质量%以上且1.5质量%以下,厚度为9.5μm以下。
Description
技术领域
本发明涉及非晶态热塑性树脂膜、电容器用金属化膜及电容器。
背景技术
以往,在电子设备、电气设备等中,例如作为高电压电容器、各种开关电源、转换器和逆变器等滤波用电容器和平滑用电容器等,可使用利用了树脂膜的电容器。上述电容器中,树脂膜作为电容器用电介质膜,例如通过以下等方法构成电容器:(i)在该电介质膜上例如通过金属蒸镀、溅射等真空镀敷、或含金属糊剂的涂布·干燥、金属箔或金属粉的压接等方法设置金属层等导电层,制成所谓的“金属化膜”的方法;(ii)将未设置金属层等导电层的该电介质膜以及金属箔或通过与(i)相同的方法等设置金属层的金属化膜等其它导电体进行层叠。电容器用电介质膜也可用作近年需求提高的电动汽车以及混合动力汽车等的控制驱动马达的逆变器电源设备用电容器。
在上述用途中,例如用作汽车用途的电容器等在高温环境中可使用,因此,作为电容器用电介质膜,要求在高温下也具有高的绝缘击穿强度。另外,近年,作为汽车用图的要求温度相较于以前上升,也有时要求温度超过120℃并到达140℃。
例如,专利文献1公开有一种塑料膜电容器,其将以具有高耐热性的芳香族聚醚砜树脂为主成分的膜用作介电膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开昭60-68505号公报
发明内容
发明所要解决的问题
如上述所示,在高温环境中使用的电容器中要求在高温下具有高的绝缘击穿强度的电容器用电介质膜。
另外,为了将电容器小型化且高容量化(即,提高使用电容器用电介质膜的电容器的每单位体积的静电电容),要求尽可能使电容器用电介质膜的厚度变薄。
另外,电容器用电介质膜通常作为长条的膜的卷绕体连续生产、保管、流通。另外,在电容器用电介质膜上层叠金属层而制造电容器用金属化膜时或者用于电容器时等,进行以下工序,一边将电容器用电介质膜从卷绕体解绕,一边切断为(狭缝加工)期望的宽度,再次得到小型卷绕体。上述电容器用电介质膜的狭缝加工工序中,产生以下问题,如果电容器用电介质膜的滑动性低,则在解绕或卷取时,在电容器用电介质膜上形成偏移或皱褶。
在上述状况下,本发明的主要目的在于,提供在高温下具有高的绝缘击穿强度、厚度薄、且具有优异的狭缝加工适应性的非晶态热塑性树脂膜。
用于解决问题的技术方案
本发明人等为了解决上述课题进行深入研究。其结果发现:一种非晶态热塑性树脂膜,其由树脂膜构成,上述树脂膜包含玻璃化转变温度(Tg)处于规定范围的非晶态热塑性树脂以及选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子,在将该粒子的平均粒径设为规定范围,且将该粒子占膜整体的含有率设定为规定范围的基础上,如果将厚度变薄为9.5μm以下,则得到在高温下具有高的绝缘击穿强度、厚度薄、且具有优异的狭缝加工适应性。该非晶态热塑性树脂膜具有高温下的高的绝缘击穿强度,因此,例如优选用于汽车用电容器等在高温环境中使用的电容器。另外,该非晶态热塑性树脂膜的厚度非常薄,为9.5μm以下,因此,每单位体积的静电电容大。另外,该非晶态热塑性树脂膜具有优异的狭缝加工适应性,因此,生产率优异。
另外,本发明人等为了解决上述课题进行了深入研究。其结果还发现:一种非晶态热塑性树脂膜,其由树脂膜构成,上述树脂膜包含玻璃化转变温度(Tg)处于规定范围,且在主链中包含磺酰基(-SO2-)的非晶态热塑性树脂以及选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子,在将该粒子的平均粒径设为规定范围,且将该粒子占膜整体的含有率设定为规定范围的基础上,如果将厚度变薄为9.5μm以下,则在高温下具有高的绝缘击穿强度、厚度薄、且具有优异的狭缝加工适应性。该非晶态热塑性树脂膜具备高温下的高的绝缘击穿强度,因此,例如优选用于汽车用电容器等在高温环境中使用的电容器。另外,该非晶态热塑性树脂膜的厚度非常薄,为9.5μm以下,因此,每单位体积的静电电容大。另外,该非晶态热塑性树脂膜具有优异的狭缝加工适应性,因此,生产率优异。
本发明基于上述见解进一步重复进行研究而完成的。
即,本发明中包含以下内容。
项1.一种非晶态热塑性树脂膜,其包含玻璃化转变温度(Tg)为130℃以上且小于200℃的非晶态热塑性树脂以及选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子,
上述粒子的平均粒径为0.1μm以上且1.5μm以下,
上述粒子的含有率为0.1质量%以上且1.5质量%以下,
上述非晶态热塑性树脂膜的厚度为9.5μm以下。
项2.根据项1记载的非晶态热塑性树脂膜,其中,上述非晶态热塑性树脂膜在125℃环境中的绝缘击穿强度为300VDC/μm以上。
项3.根据项1或2记载的非晶态热塑性树脂膜,其中,上述非晶态热塑性树脂在主链中具有以下化学式表示的重复单元,
-[Ph-C(CH3)2-Ph]-。
项4.根据项1~3中任一项记载的非晶态热塑性树脂膜,其中,上述非晶态热塑性树脂膜由未拉伸膜构成。
项5.一种非晶态热塑性树脂膜,其包含玻璃化转变温度(Tg)为170℃以上且230℃以下且在主链中包含磺酰基的非晶态热塑性树脂和选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子,
上述粒子的平均粒径为0.1μm以上且1.5μm以下,
上述粒子的含有率为0.1质量%以上且1.5质量%以下,
上述非晶态热塑性树脂膜的厚度为9.5μm以下。
项6.根据项5记载的非晶态热塑性树脂膜,其中,上述非晶态热塑性树脂膜在140℃环境中的绝缘击穿强度为300VDC/μm以上。
项7.根据项5或6记载的非晶态热塑性树脂膜,其中,上述非晶态热塑性树脂膜在125℃环境中的绝缘击穿强度为400VDC/μm以上。
项8.根据项5~7中任一项记载的非晶态热塑性树脂膜,其中,上述非晶态热塑性树脂膜由拉伸膜构成。
项9.根据项1~8中任一项记载的非晶态热塑性树脂膜,其中,上述非晶态热塑性树脂膜为电容器用电介质膜。
项10.一种膜卷,其通过卷绕项1~9中任一项记载的非晶态热塑性树脂膜而成。
项11.一种电容器用金属化膜,其中,在项1~9中任一项记载的非晶态热塑性树脂膜的单面或两面具有金属膜。
项12.一种电容器,其包含项1~9中任一项记载的非晶态热塑性树脂膜。
发明效果
根据本发明,可提供在高温下具有高的绝缘击穿强度、厚度薄、而且狭缝加工适应性优异的非晶态热塑性树脂膜。另外,根据本发明,还可提供利用了该非晶态热塑性树脂膜的膜卷、因厚度薄而小型化且高容量化的电容器用金属化膜、以及电容器。
具体实施方式
本发明的第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜包含玻璃化转变温度(Tg)为130℃以上且小于200℃的非晶态热塑性树脂以及选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子,其特征在于,上述粒子的平均粒径为0.1μm以上且1.5μm以下,将非晶态热塑性树脂膜设为100质量%时的上述粒子的含有率为0.1质量%以上且1.5质量%以下,厚度为9.5μm以下。
本发明的第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜通过具备上述结构,从而发挥以下特性:在高温下具有高的绝缘击穿强度、厚度薄、而且狭缝加工适应性优异。第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜具备高温下的高的绝缘击穿强度(例如,125℃环境中的绝缘击穿强度为300VDC/μm以上),因此,可优选用作电容器用电介质膜,特别是可优选用作高温环境中使用的电容器。另外,第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的厚度非常薄,为9.5μm以下,因此,在制成以上述膜为电介质的膜电容器时,每单位体积的静电电容大。另外,第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜具有优异的狭缝加工适应性,因此,生产率优异。第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜增大制成膜电容器时的每单位体积的静电电容,因此未假定膜的厚度超过9.5μm(例如10μm、11μm、20μm等)。
另外,本发明的第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜包含玻璃化转变温度(Tg)为170℃以上且230℃以下且在主链中包含磺酰基的非晶态热塑性树脂以及选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子,其特征在于,上述粒子的平均粒径为0.1μm以上且1.5μm以下,将非晶态热塑性树脂膜设为100质量%时的上述粒子的含有率为0.1质量%以上且1.5质量%以下,厚度为9.5μm以下。
第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜通过具备上述结构,从而发挥以下特性:在高温下具有高的绝缘击穿强度、厚度薄、而且狭缝加工适应性优异。第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜具备高温下的高的绝缘击穿强度(例如,125℃环境中的绝缘击穿强度为300VDC/μm以上,且140℃环境中的绝缘击穿强度为300VDC/μm以上),因此,可优选用作电容器用电介质膜,特别是可优选用于高温环境中使用的电容器。另外,第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的厚度非常薄,为9.5μm以下,因此,在制成以上述膜为电介质的膜电容器时,每单位体积的静电电容大。第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜具有优异的狭缝加工适应性,因此,生产率优异。第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜中,也增大制成膜电容器时的每单位体积的静电电容,未假定膜的厚度超过9.5μm(例如10μm、11μm、20μm等)。
以下,依次对本发明的第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜、第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜进行详细说明。另外,对利用了上述实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的电容器用金属化膜、以及电容器进行详细说明。此外,本说明书中,数值范围的“~”是指以上和以下。即,α~β的记载是指α以上且β以下,或者,β以上且α以下,作为范围包含α和β。另外,本说明书中,表示各成分的含有率的“质量%”只要没有说明,则表示将非晶态热塑性树脂膜设为100质量%时的含量的比例。
1.第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜
第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜由包含非晶态热塑性树脂以及选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子的膜构成。具体而言,第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜是在作为基础树脂的非晶态热塑性树脂中分散有二氧化硅和碳酸钙中的至少一者的粒子而成的树脂膜。
非晶态热塑性树脂的玻璃化转变温度(Tg)为130℃以上且小于200℃。从适于发挥在高温下具有高的绝缘击穿强度、厚度薄、而且狭缝加工适应性优异的特性,同时提高非晶态热塑性树脂膜的连续制膜性的(具体而言,延长能够无断裂地制造膜的长度)观点出发,可举出优选为135~195℃,更优选为140~190℃,进一步优选为150~190℃,特别优选为160~190℃。
在第一实施方式中,玻璃化转变温度(Tg)是使用差示扫描热量计(DSC)测定的值,具体而言,通过实施例记载的方法测定。
应予说明,在第一实施方式中,“非晶态热塑性树脂”是在使用差示扫描热量计(DSC)的测定中(具体通过实施例记载的方法测定),具有玻璃化转变温度(Tg),但不具有明确的伴随熔解的吸热峰值(熔点)的树脂。作为非晶态热塑性树脂的具体例,可举出聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚苯基砜、非晶态聚苯乙烯、丙烯酸树脂、ABS树脂、聚苯醚、聚芳酯、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、热塑性非晶态聚酰亚胺、非晶态环烯烃聚合物、非晶态环烯烃共聚物等。
作为非晶态热塑性树脂,只要是玻璃化转变温度(Tg)为130℃以上且小于200℃的树脂,则没有特别限制,但从适于发挥在高温下具有高的绝缘击穿强度、厚度薄、而且狭缝加工适应性优异的特性的观点出发,优选为在主链中具有以下化学式表示的重复单元的非晶态热塑性树脂,
-[Ph-C(CH3)2-Ph]-。
应予说明,化学式:-[Ph-C(CH3)2-Ph]-通过化学式记载以下。
[化学式1]
作为非晶态热塑性树脂的优选的具体例,可举出具有上述重复单元的聚砜、聚碳酸酯等。非晶态热塑性树脂膜包含的该非晶态热塑性树脂可以是1种,也可以是2种类以上。
作为聚砜,没有特别限制,可使用公知的聚砜,也可使用市售品。作为聚砜的市售品,例如可举出BASF株式会社制造的商品名ULTRASON(注册商标)(例如,ULTRASON(注册商标)S6010、ULTRASON(注册商标)S3010、ULTRASON(注册商标)S2010)、Solvey株式会社制造的商品名Udel(注册商标)(例如,Udel(注册商标)P-1700)等。
作为聚砜的玻璃化转变温度(Tg),只要处于130℃以上且小于200℃的范围即可,可举出优选为160~195℃,更优选为170~190℃,进一步优选为180~190℃。另外,作为聚砜的质(重)均分子量,没有特别限制,例如可举出1万~10万左右,优选为1.5万~8万左右。另外,聚砜的MVR(熔体体积流动速率:Melt volume-flow rate)可举出优选为100cm3/10分钟以下,更优选为50cm3/10分钟以下,进一步优选为35cm3/10分钟以下。对于MVR的下限,例如可举出20cm3/10分钟。
此外,在第一实施方式中,树脂的质(重)均分子量可使用凝胶渗透色谱(GPC)装置进行测定。另外,聚砜的MVR是依据ISO 1133的规定,在温度360℃、载荷10kg的条件下测定得到的值。
作为聚碳酸酯,没有特别限制,可使用公知的聚碳酸酯,也能够使用市售品。作为聚碳酸酯的市售品,例如可举出:帝人株式会社制造的商品名Panlite(注册商标)(例如,Panlite(注册商标)K-1300Y)、三菱工程塑料株式会社制在的商品名Iupilon(注册商标)(例如,Iupilon(注册商标)E-2000)、Novarexs(注册商标)(例如,Novarexs(注册商标)7030R)等。
作为聚碳酸酯的玻璃化转变温度(Tg),只要是130℃以上且小于200℃的范围即可,可举出优选为130~170℃,更优选为140~165℃,进一步优选为145~160℃。另外,作为聚碳酸酯的质(重)均分子量,没有特别限制,例如可举出1万~10万左右,优选为1.5万~8万左右。
作为第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的该非晶态热塑性树脂的含有率,例如可举出55质量%以上,优选为60~99.9质量%,更优选为65~99.5质量%,进一步优选为70~99.0质量%。
此外,第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜只要不阻碍本发明效果,则也可以包含与玻璃化转变温度(Tg)为130℃以上且小于200℃的非晶态热塑性树脂不同的其它树脂。作为上述其它树脂,可举出玻璃化转变温度(Tg)小于130℃的非晶态热塑性树脂、玻璃化转变温度(Tg)为200℃以上的非晶态热塑性树脂、结晶态热塑性树脂等。
作为其它树脂的非晶态热塑性树脂的具体例,可举出聚醚砜、聚苯基砜、非晶态聚苯乙烯、丙烯酸树脂、ABS树脂、聚苯醚、聚芳酯、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、热塑性非晶态聚酰亚胺、非晶态环烯烃聚合物、非晶态环烯烃共聚物等。
作为其它树脂的结晶态热塑性树脂的具体例,可举出聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚甲基戊烯、间规聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚醚醚酮、聚缩醛、液晶聚合物、结晶态环烯烃聚合物、结晶态环烯烃共聚物、氟树脂等。
在第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜包含其它树脂的情况下,作为其含有率,可举出40质量%以下,优选为30质量%以下,更优选为20质量%以下,进一步优选为15质量%以下。第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜包含的树脂实质上可以仅为玻璃化转变温度(Tg)为130℃以上且小于200℃的非晶态热塑性树脂(例如,玻璃化转变温度(Tg)为130℃以上且小于200℃的非晶态热塑性树脂占非晶态热塑性树脂膜包含的树脂的比例为99质量%以上)。
作为二氧化硅,只要平均粒径为0.1~1.5μm的范围,则没有特别限制,可使用公知的二氧化硅,也可使用市售品。作为二氧化硅,合成非晶质二氧化硅容易得到优选的粒径,故优选。作为二氧化硅的形状,没有特别限制,例如,可以是由单粒子构成的球状二氧化硅、由多个一次粒子形成二次粒子或三次粒子的不定形二氧化硅等,优选为由单粒子构成的球状二氧化硅。
作为碳酸钙,只要平均粒径处于0.1μm以上且1.5μm以下的范围,就没有特别限制,可使用公知的碳酸钙,也可使用市售品。作为碳酸钙,软质碳酸钙容易得到优选的粒径,故优选。
从提高第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的高温下的绝缘击穿强度、使厚度变薄,同时进一步提高狭缝加工适应性的观点出发,作为选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子的平均粒径,分别可举出优选为0.2~1.5μm,更优选为0.3~1.2μm,进一步优选为0.5~1.0μm。
在第一实施方式中,选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子的平均粒径是通过以下方法测定得到的值。
(平均粒径)
平均粒径为:对膜的表面,使用超高分辨率场发射扫描电子显微镜装置((FE-SEM)Hitachi High-Technologies制造S-5200),从单面起对10个点(两面共计20点)的粒子以倍率2万倍、加速电压8kV、射束电流10μA、检测器使用反射电子检测器进行观察,获取观察图像。使用图像解析软件从该观察图像测定其最长直径,求得对该测定值进行了平均的平均粒径。此外,在该方法中,距膜表面深约3μm以上的位置的粒子模糊,因此无法测定。但是,上述处于深的位置的粒子不作为润滑剂发挥作用,因此,在第一实施方式中不作为测定的对象。
第一实施方式的非晶态热塑性树脂膜中的选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子的含有率(在包含二氧化硅和碳酸钙两者的情况下,为两者的合计含有率)的比例只要处于0.1~1.5质量%的范围,则没有特别限制。从提高第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的高温下的绝缘击穿强度、使厚度变薄,同时进一步提高狭缝加工适应性、以及提高连续制膜性的观点出发,可举出优选为0.12~1.5质量%,更优选为0.2~1.2质量%,进一步优选为0.2~1.0质量%,特别优选为0.2~0.7质量%。
作为第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的厚度,只要为9.5μm以下即可,从缩小电容器的体积,且提高静电电容的观点出发,可举出优选为9.0μm以下,更优选为8.5μm以下,进一步优选为6.0μm以下。从进一步提高绝缘击穿强度(VDC)、狭缝加工适应性,以及提高连续制膜性的观点出发,作为第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的厚度的下限,例如可举出1.5μm,优选为2.0μm,更优选为2.5μm。
以下,对电介质膜的厚度、电容器的体积、以及静电电容的关系进行详细说明。电介质膜的厚度越薄,越可增大每单位体积的静电电容。更具体说明时,平板电容器的静电电容C使用介电常数ε、电极面积S、电介质厚度d(树脂膜的厚度d),并表示为以下。
C=εS/d
其中,在膜电容器的情况下,电极的厚度比电介质膜的厚度薄3位数以上,因此,当忽视电极的体积时,电容器的体积V表示为以下。
V=Sd
因此,根据上述两个式,每单位体积的静电电容C/V表示为以下。
C/V=ε/d2
其中,介电常数ε由使用的材料确定。如此只要不变更材料,如根据上述式可知,如果使树脂膜厚度变薄,则每单位体积的静电电容(C/V)与其平方成反比,每单位体积的静电电容(C/V)提高。
上述说明为了容易理解而理想化。即,实际上例如有时在膜间存在极小的空隙、具有在电极端的边缘效应的影响、以及为卷绕型电容器等,从而可观察到根据面积不同,每单位体积的静电电容(C/V)的值改变。但是,通常可理解为每单位体积的静电电容(C/V)由电介质膜厚度确定。
综上,上述电介质膜的厚度优选在确保绝缘击穿强度(VDC)、狭缝加工适应性以及连续制膜性的范围内尽可能变薄。
非晶态热塑性树脂膜的厚度是使用外侧测微计(株式会社三丰制造高精度数字千分尺MDH-25MB),依据JIS K 7130:1999A法测定得到的值。
作为第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的125℃环境中的绝缘击穿强度,从高温下的绝缘击穿强度的观点出发,可举出优选为300VDC/μm以上,更优选为320VDC/μm以上,进一步优选为350VDC/μm以上。此外,第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的125℃环境中的绝缘击穿强度的上限没有限制,例如可举出600VDC/μm。125℃环境中的绝缘击穿强度是通过以下测定方法测定得到的值。
(125℃环境中的绝缘击穿强度)
准备依据JIS C2151:2006的17.2.2(平板电极法)的测定装置。其中,作为下部电极,代替JIS C2151:2006的17.2.2记载的弹性体,使用导电橡胶(星和电机株式会社制造E12S10)作为电极,不进行铝箔的卷绕。测定环境为设定温度为125℃的强制循环式烤炉内,电极和膜在同一烤炉内进行30分钟调温后使用。电压上升从0V开始且设为100V/秒的速度,并将电流值超过5mA时做完破坏时。绝缘击穿电压测定次数设为20次,将绝缘击穿电压值VDC除以膜的厚度(μm),且该20次的计算结果中的除上位2点以及下位2点以外的16个点的平均值作为绝缘击穿强度(VDC/μm)。
另外,作为第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的23℃环境中的绝缘击穿强度,可举出优选为300VDC/μm以上,更优选为320VDC/μm以上,进一步优选为350VDC/μm以上。此外,第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的23℃环境中的绝缘击穿强度的上限没有限制,例如可举出650VDC/μm。23℃环境中的绝缘击穿强度为:与125℃相同的测定不在设定温度125℃的强制循环式烤炉内,而在23℃、相对湿度50%的环境中进行实施而计算。
作为125℃环境中的绝缘击穿强度相对于23℃环境中的绝缘击穿强度的比(125℃环境中的绝缘击穿强度/23℃环境中的绝缘击穿强度),可举出优选为0.8以上,更优选为0.9以上,进一步优选为0.95以上,特别优选为1.0以上。作为该比的上限,可举出优选为1.1以下。
第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜可以是未拉伸膜,也可以是拉伸膜。从进一步提高第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的狭缝加工适应性,进一步提高连续制膜性的观点出发,优选为未拉伸膜。另一方面,从提高高温下的绝缘击穿强度,且使厚度变薄的观点出发,优选为拉伸膜。在非晶态热塑性树脂膜为拉伸膜的情况下,可以是单轴拉伸膜,也可以是双轴拉伸膜。
第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜可以是单层,也可以是多层。如果为单层,则容易使膜厚度变薄,故优选。另一方面,如果为多层,通过仅在表层中添加二氧化硅和/或碳酸钙,以少的添加量容易得到效果,绝缘击穿强度也容易变高,故优选。在第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜为多层的情况下,相同或不同的非晶态热塑性树脂膜也可以具有层叠2层以上的结构。
另外,第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜可以是层叠于由铝箔等金属箔、其它树脂膜等形成的基材上的状态,优选不形成于基材上,优选作为第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜单体制造(优选在制膜后,单独卷绕于卷芯,制成卷绕体),并供于后述的电容器用金属化膜、电容器的制造。
第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜可以包含添加剂。作为添加剂,只要不阻碍本发明效果,没有特别限制,可使用配合于公知的非晶态热塑性树脂膜的添加剂。添加剂例如可包含抗氧化剂、氯吸收剂等必要的稳定剂、润滑剂(与上述的二氧化硅和碳酸钙不同的润滑剂)、增塑剂、阻燃剂、着色剂等。第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜能够以不对第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜造成不良影响的量包含上述添加剂。应予说明,第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜优选不使用硅树脂等的球状交联高分子树脂粒子。
“抗氧化剂”只要可得到第一实施方式的非晶态热塑性树脂膜,则没有特别限制。抗氧化剂通常为了两种目的而使用。一个目的在于,抑制在挤出机内的热劣化和氧化劣化,另一目的在于,有助于作为电容器膜的长期使用中的劣化抑制和电容器性能提高。
“氯吸收剂”只要不损害本发明效果,则没有特别限制。如果使用氯吸收剂,则补充源自聚合催化剂等而在树脂中微量含有的氯,抑制后述的金属蒸镀膜的氯化且容易提高电容器的性能。作为氯吸收剂,例如可例示硬脂酸钙等金属皂等。
“润滑剂”只要不损害本发明效果,则没有特别限制。作为润滑剂,例如可例示伯酰胺(硬脂酸酰胺等)、仲酰胺(N-硬脂基硬脂酸酰胺等)、亚乙基双酰胺(N,N’-亚乙基双硬脂酸酰胺等)、聚乙烯蜡等各种蜡类等。应予说明,第一实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜中,二氧化硅和碳酸钙也作为润滑剂发挥功能,因此,优选实质不包含与二氧化硅和碳酸钙不同的润滑剂(例如,二氧化硅和碳酸钙占润滑剂的比例为99质量%以上)。
“增塑剂”只要不损害本发明效果,则没有特别限制。作为增塑剂,例如可例示邻苯二甲酸双(2-乙基己基)酯等。
“阻燃剂”只要不损害本发明效果,则没有特别限制。作为阻燃剂,例如可例示卤素化合物、氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸盐、硼酸盐、锑氧化物等。
“着色剂”只要不损害本发明效果,则没有特别限制。作为着色剂,例如可例示二氧化钛、碳黑、滑石、铬化合物、硫化锌等无机着色剂,偶氮系、喹吖啶酮系、酞菁系等有机着色剂。
第一实施方式的非晶态热塑性树脂膜的厚度薄至9.5μm以下,在高温下具有高的绝缘击穿强度,因此,可非常优选用于在高温环境中使用的、小型以及高容量(例如,5μF以上,优选为10μF以上,进一步优选为20μF以上)的电容器。
第一实施方式的非晶态热塑性树脂膜可通过将树脂组合物成形为厚度为9.5μm的膜状而制造,上述树脂组合物包含玻璃化转变温度(Tg)为130℃以上且小于200℃的非晶态热塑性树脂以及0.1~1.5质量%的范围的平均粒径为0.1μm以上且1.5μm以下选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子。
玻璃化转变温度(Tg)为130℃以上且小于200℃的非晶态热塑性树脂以及平均粒径为0.1μm以上且1.5μm以下的粒子的详情分别如上述所示。
另外,作为将树脂组合物成形为厚度为9.5μm的膜状的方法,也没有特别限制,可采用公知的膜成形方法。例如,可举出以下方法,将供给至挤出机的树脂组合物通过加热成为熔融状态,利用过滤器过滤后,使用T型口模挤出成膜状,并与设定成规定的表面温度的辊接触固化而进行成形。成形成膜状后,卷取于卷芯周围,由此第一实施方式的非晶态热塑性树脂膜可制成卷绕体(膜卷)。
树脂组合物的组成也可通过多个树脂组合物的混合(树脂混合)而进行调整。例如,通过将配合有选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子的非晶态热塑性树脂和未配合该粒子的非晶态热塑性树脂混合,可将树脂组合物中的该粒子的含有率调整为将上述树脂组合物设为100质量%时的0.1~1.5质量%。
作为混合多个树脂组合物的方法,没有特别限制,可以为以下方法中的任一个,使用混合器等干混多个树脂组合物的颗粒的方法;将多个树脂组合物的颗粒供给至混炼机进行熔融混炼而得到混合树脂的方法等。
混合器和混炼机也没有特别限制,另外,混炼机可以是单轴螺杆类型、双轴螺杆类型或双轴以上的多轴螺杆类型中的任意类型,另外,在双轴以上的螺杆类型的情况下,可以是同方向旋转、不同方向旋转的任一混炼类型。
在通过熔融混炼进行混合的情况下,只要可得到良好的混炼,则混炼温度也没有特别限制,通常为230~400℃,优选为280~350℃,更优选为290~340℃的范围。为了抑制混炼混合树脂时的劣化,可以向混炼机吹扫氮等不活泼气体。
使树脂组合物成为熔融状态且成形成膜状时的挤出温度、冷却辊的表面温度根据非晶态热塑性树脂的玻璃化转变温度(Tg)等适当调整。作为挤出温度,例如可举出230~400℃,优选为280~350℃,更优选为290~340℃左右。另外,作为冷却辊的表面温度,例如可举出80~230℃,优选为100~160℃,更优选为110~150℃左右。
使熔融状态的树脂组合物与冷却辊接触固化时的密合方法可使用气刀、静电钉扎、弹性体辊隙、金属辊隙、弹性金属辊隙等公知的方法。
在将第一实施方式的非晶态热塑性树脂膜制成拉伸膜的情况下,将上述的树脂组合物成形为膜状后,进一步将膜拉伸。作为拉伸倍率,没有特别限制,MD方向可举出1.1~4.0倍左右,TD方向可举出1.1~4.0倍左右。应予说明,如上述所示,拉伸膜可以为单轴拉伸膜,也可以为双轴拉伸膜。
拉伸时的温度根据非晶态热塑性树脂的玻璃化转变温度(Tg)等适当调整。作为拉伸温度,例如可举出100~270℃左右。
从使拉伸后的厚度精度良好的观点出发,优选为Tg+2℃~Tg+70℃的范围或Tg-90℃~Tg-2℃的范围,更优选为Tg+5℃~Tg+65℃的范围或Tg-80℃~Tg-5℃的范围。即,作为拉伸时的优选的温度,包括高于玻璃化转变温度的温度范围的情况和低于玻璃化转变温度的温度范围的情况。
为了缓和残留应力以及调整热收缩率等,可以对拉伸后的膜进行退火处理,其温度优选为Tg-1℃~Tg-60℃的范围,更优选为Tg-3℃~Tg-50℃的范围。除退火处理之外,也可以进行降低拉伸倍率的缓和处理。
2.第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜
第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜由包含非晶态热塑性树脂以及选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子的膜构成。具体而言,第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜是在作为基础树脂的非晶态热塑性树脂中分散有二氧化硅和碳酸钙中的至少一者的粒子而成的树脂膜。
非晶态热塑性树脂的玻璃化转变温度(Tg)为170℃以上且230℃以下,且在主链中包含磺酰基(-SO2-)。从适于发挥在高温下具有高的绝缘击穿强度、厚度薄、而且狭缝加工适应性优异的特性,且进一步提高非晶态热塑性树脂膜的连续制膜性的(具体而言,延长能够无断裂地制造膜的长度)观点出发,可举出优选为175~225℃,更优选为180~222℃,进一步优选为180~200℃,特别优选为180~190℃。
在第二实施方式中,玻璃化转变温度(Tg)是使用差示扫描热量计(DSC)测定得到的值,具体可通过实施例记载的方法测定。
应予说明,在第二实施方式中,“非晶态热塑性树脂”与“第一实施方式”中的说明相同。作为在主链中包含磺酰基(-SO2-)的非晶态热塑性树脂的具体例,可举出聚砜、聚醚砜、聚苯基砜等。
该非晶态热塑性树脂从进一步适于发挥在高温下具有高的绝缘击穿强度、厚度薄、而且狭缝加工适应性优异的特性的观点出发,优选为在主链中具有以下化学式表示的重复单元的非晶态热塑性树脂,
-[Ph-C(CH3)2-Ph]-。
应予说明,化学式:-[Ph-C(CH3)2-Ph]-记载为“第一实施方式”中说明的化学式。
非晶态热塑性树脂膜包含的该非晶态热塑性树脂可以是1种,也可以是2种以上。
作为聚砜,没有特别限制,可使用公知的聚砜,也可使用市售品。作为聚砜的市售品,例如可例示与“第一实施方式”例示的聚砜相同的聚砜。
作为聚砜的玻璃化转变温度(Tg),只要处于170℃以上且230℃以下的范围即可,可举出优选为160~195℃,更优选为170~190℃,进一步优选为180~190℃。另外,作为聚砜的质(重)均分子量,没有特别限制,例如可举出1万~10万左右,优选为1.5万~8万左右。另外,聚砜的MVR(熔体体积流动速率:Melt volume-flow rate)可举出优选为50cm3/10分钟以下,更优选为35cm3/10分钟以下。MVR的下限,例如可举出20cm3/10分钟。
应予说明,在第二实施方式中,树脂的质(重)均分子量是通过与“第一实施方式”说明的方法相同的方法测定得到的值。
作为聚醚砜,没有特别限制,可使用公知的聚醚砜,也可使用市售品。作为聚醚砜的市售品,例如可举出:BASF株式会社制造的商品名ULTRASON(注册商标)(例如,ULTRASON(注册商标)E2010、ULTRASON(注册商标)E3010)等。
作为聚醚砜的玻璃化转变温度(Tg),只要处于170℃以上且230℃以下的范围即可,可举出优选为200~230℃,更优选为210~230℃,进一步优选为220~230℃。另外,作为聚醚砜的质(重)均分子量,没有特别限制,例如可举出1万~10万左右,优选为1.5万~8万左右。
作为聚苯基砜,没有特别限制,可使用公知的聚苯基砜,也可使用市售品。作为聚苯基砜的市售品,例如可举出BASF株式会社制造的商品名ULTRASON(注册商标)(例如,ULTRASON(注册商标)P3010)、Solvey株式会社制造的商品名Redel(注册商标)(例如,Redel(注册商标)R-5100)等。
作为聚苯基砜的玻璃化转变温度(Tg),只要处于170℃以上且230℃以下的范围即可,可举出优选为195~225℃,更优选为205~225℃,进一步优选为215~225℃。另外,作为聚苯基砜的质(重)均分子量,没有特别限制,例如可举出1万~10万左右,优选为1.5万~8万左右。
作为第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜中的该非晶态热塑性树脂的含有率,例如可举出55质量%以上,优选为60~99.9质量%,更优选为65~99.5质量%,进一步优选为70~99.0质量%。
应予说明,第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜只要不阻碍本发明效果,则可以包含与玻璃化转变温度(Tg)为170℃以上且230℃以下,且在主链中包含磺酰基的非晶态热塑性树脂不同的其它树脂。作为上述其它树脂,可举出玻璃化转变温度(Tg)小于170℃的非晶态热塑性树脂、玻璃化转变温度(Tg)超过230℃的非晶态热塑性树脂、170℃以上且230℃以下且在主链中不包含磺酰基的非晶态热塑性树脂、结晶态热塑性树脂等。
作为其它树脂的非晶态热塑性树脂的具体例,可举出聚碳酸酯、非晶态聚苯乙烯、丙烯酸树脂、ABS树脂、聚苯醚、聚芳酯、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、热塑性非晶态聚酰亚胺、非晶态环烯烃聚合物、非晶态环烯烃共聚物等。
作为其它树脂的结晶态热塑性树脂的具体例,例如可例示与“第一实施方式”例示的树脂相同的树脂。
在第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜包含其它树脂的情况下,作为其含有率,可举出40质量%以下,优选为30质量%以下,更优选为20质量%以下,进一步优选为15质量%以下。第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜包含的树脂,实质上可以仅为玻璃化转变温度(Tg)为170℃以上且230℃以下,且在主链中包含磺酰基的非晶态热塑性树脂(例如,玻璃化转变温度(Tg)为170℃以上且230℃以下,且在主链中包含磺酰基的非晶态热塑性树脂占非晶态热塑性树脂膜包含的树脂的比例为99质量%以上)。
作为二氧化硅,只要平均粒径处于0.1~1.5μm的范围,则没有特别限制,可使用公知的二氧化硅,也可使用市售品。作为二氧化硅,合成非晶质二氧化硅容易得到优选的粒径,故优选。作为二氧化硅的形状,没有特别限制,可例示与“第一实施方式”例示的形状相同的形状。
作为碳酸钙,只要平均粒径处于0.1μm以上且1.5μm以下的范围,则没有特别限制,可使用公知的碳酸钙,也可使用市售品。作为碳酸钙,软质碳酸钙容易得到优选的粒径,故优选。
从提高第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的高温下的绝缘击穿强度,使厚度变薄,同时进一步提高狭缝加工适应性的观点出发,作为选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子的平均粒径,分别可举出优选为0.2~1.5μm,更优选为0.3~1.2μm,进一步优选为0.5~1.0μm。
在第二实施方式中,选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子的平均粒径是通过“第一实施方式”说明的上述方法测定得到的值。
第二实施方式的非晶态热塑性树脂膜中的选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子的含有率(在包含二氧化硅和碳酸钙两者的情况下,为两者的合计含有率)的比例只要处于0.1~1.5质量%的范围,则没有特别限制,优选的范围也与“第一实施方式”例示的范围相同。
作为第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的厚度,只要为9.5μm以下即可,优选的厚度也可例示与“第一实施方式”例示的厚度相同的厚度。
电介质膜的厚度、电容器的体积以及静电电容的关系如“第一实施方式”详细说明所示。
非晶态热塑性树脂膜的厚度是通过“第一实施方式”详细说明的方法测定得到的值。
作为第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的125℃环境中的绝缘击穿强度,从高温下的绝缘击穿强度的观点出发,可举出优选为300VDC/μm以上,更优选为320VDC/μm以上,进一步优选为350VDC/μm以上,特别优选为400VDC/μm以上。此外,第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的125℃环境中的绝缘击穿强度的上限没有限制,例如可举出600VDC/μm。125℃环境中的绝缘击穿强度是通过“第一实施方式”说明的上述的测定方法测定得到的值。
另外,作为第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的140℃环境中的绝缘击穿强度,从高温下的绝缘击穿强度的观点出发,可举出优选为300VDC/μm以上,更优选为320VDC/μm以上,进一步优选为350VDC/μm以上。此外,第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的140℃环境中的绝缘击穿强度的上限没有限制,例如可举出600VDC/μm。140℃环境中的绝缘击穿强度除将测定环境设为设定温度140℃的强制循环式烤炉内以外,与125℃环境中的绝缘击穿强度同样进行实施并计算。
另外,作为第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的23℃环境中的绝缘击穿强度,可举出优选为300VDC/μm以上,更优选为320VDC/μm以上,进一步优选为350VDC/μm以上。应予说明,第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的23℃环境中的绝缘击穿强度的上限没有限制,例如可举出650VDC/μm。23℃环境中的绝缘击穿强度为:与125℃相同的测定,不在设定温度125℃的强制循环式烤炉内,而在23℃、相对湿度50%的环境中实施并计算。
第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜可以是未拉伸膜,也可以是拉伸膜。从进一步提高第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的狭缝加工适应性,以及提高连续制膜性的观点出发,优选为未拉伸膜。另一方面,从提高高温下的绝缘击穿强度,使厚度变薄的观点出发,优选为拉伸膜。在非晶态热塑性树脂膜为拉伸膜的情况下,可以是单轴拉伸膜,也可以是双轴拉伸膜。
第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜可以是单层,也可以是多层。如果为单层,则容易使膜厚度变薄,故优选。另一方面,如果为多层,则通过仅向表层添加二氧化硅和/或碳酸钙,以少的添加量容易得到效果,绝缘击穿强度也容易变高,故优选。在第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜为多层的情况下,相同或不同的非晶态热塑性树脂膜也可以具有层叠2层以上的结构。
另外,第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜可以是层叠于由铝箔等金属箔、其它树脂膜等形成的基材上的状态,优选不形成于基材上,优选作为第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜单体进行制造(优选在制膜后,单独卷绕于卷芯,制成卷绕体),并供于后述的电容器用金属化膜、电容器的制造。
第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜可以包含添加剂。关于添加剂的说明与“第一实施方式”相同。
第二实施方式的非晶态热塑性树脂膜的厚度薄至9.5μm以下,在高温下具有高的绝缘击穿强度,因此,可非常优选用于在高温环境中使用的、小型以及高容量(例如,5μF以上,优选为10μF以上,进一步优选为20μF以上)的电容器。
第二实施方式的非晶态热塑性树脂膜可通过将包含玻璃化转变温度(Tg)为170℃以上且230℃以下,且在主链中包含磺酰基的非晶态热塑性树脂以及0.1~1.5质量%的范围的平均粒径为0.1μm以上且1.5μm以下选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子的树脂组合物成形为厚度9.5μm的膜状而进行制造。
玻璃化转变温度(Tg)为170℃以上且230℃以下,且在主链中包含磺酰基的非晶态热塑性树脂以及平均粒径为0.1μm以上且1.5μm以下的粒子的详情分别如上述所示。
另外,作为将树脂组合物成形为厚度为9.5μm的膜状的方法,没有特别限制,为与“第一实施方式”相同的方法。
树脂组合物的组成也可通过多个树脂组合物的混合(树脂混合)来调整。例如,可通过将配合了选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子的非晶态热塑性树脂以及未配合该粒子的非晶态热塑性树脂进行混合,从而将树脂组合物中的该粒子的含有率调整为将上述树脂组合物设为100质量%时的0.1~1.5质量%。
作为混合多个树脂组合物的方法,没有特别限制,为与“第一实施方式”相同的方法。
使树脂组合物成为熔融状态且成形为膜状时的挤出温度、冷却辊的表面温度根据非晶态热塑性树脂的玻璃化转变温度(Tg)等适当调整。作为挤出温度,例如可举出230~400℃,优选为310~380℃,更优选为320~370℃左右。另外,作为冷却辊的表面温度,例如可举出80~230℃,优选为120~190℃,更优选为130~180℃左右。
使熔融状态的树脂组合物与冷却辊接触固化时的密合方法是与“第一实施方式”相同的方法。
在将第二实施方式的非晶态热塑性树脂膜制成拉伸膜的情况下,将上述的树脂组合物成形为膜状后,进一步将膜拉伸。作为拉伸倍率,与“第一实施方式”中的例示相同。应予说明,如上述所示,拉伸膜可以是单轴拉伸膜,也可以是双轴拉伸膜。
拉伸时的温度根据非晶态热塑性树脂的玻璃化转变温度(Tg)等适当调整。作为拉伸温度,例如可举出100~270℃左右。
从使拉伸后的厚度精度良好的观点出发,优选为Tg+2℃~Tg+70℃的范围或Tg-90℃~Tg-2℃的范围,更优选为Tg+5℃~Tg+65℃的范围或Tg-80℃~Tg-5℃的范围。即,作为拉伸时的优选的温度,具有高于玻璃化转变温度的温度范围的情况和低于玻璃化转变温度的温度范围的情况。
为了缓和残留应力、调整热收缩率等,可以拉伸后的膜进行退火处理,其温度优选为Tg-1℃~Tg-60℃的范围,更优选为Tg-3℃~Tg-50℃的范围。除退火处理之外,也可以进行降低拉伸倍率的缓和处理。
3.电容器用金属化膜
本实施方式涉及的电容器用金属化膜在第一实施方式或第二实施方式涉及的非晶态热塑性树脂膜的单面或两面分别具有金属膜。
第一实施方式、第二实施方式的非晶态热塑性树脂膜,为了分别作为电容器进行加工,可对单面或两面附加作为电极的金属膜。上述电极只要能够得到作为本发明的目标的电容器,则没有特别限定,可使用通常为了制造电容器而使用的电极。
电容器进一步要求小型及轻量化,因此,优选分别在第一实施方式或第二实施方式的树脂膜的单面或两面直接形成(金属化)电极而制成金属化膜。
作为将第一实施方式或第二实施方式的树脂膜的表面金属化的方法,例如通过真空蒸镀、溅射等真空镀敷、含金属的糊料的涂布·干燥,或者金属箔、金属粉的压接等方法设置金属层(电极)。其中,为了响应电容器的小型和轻量化的进一步的要求,优选为真空蒸镀法和溅射法,从生产率和经济性等的观点出发,优选为真空蒸镀法。作为真空蒸镀法,可例示通常的坩埚方式、线材方式等,只要能够得到作为本发明的目标的电容器,就没有特别限定,可适当选择最佳的方法。
用于电极的金属,例如可使用锌、铅、银、铬、铝、铜和镍等金属单质、它们的多种混合物、以及它们的合金等,考虑到环境、经济性和电容器性能等,优选为锌和铝。
金属蒸镀膜的膜电阻,从电容器的电特性的观点出发,优选为1~100Ω/□左右。从自修复(Self healing)特性的观点出发,即使在该范围内也期望提高,膜电阻更优选为5Ω/□以上,进一步优选为10Ω/□以上。另外,从作为电容器的安全性的观点出发,膜电阻更优选为50Ω/□以下,进一步优选为30Ω/□以下。在通过真空蒸镀法形成电极(金属蒸镀膜)时,该膜电阻例如可通过本领域技术人员已知的四端子法在金属蒸镀中进行测定。金属蒸镀膜的膜电阻例如可通过调整蒸发源的输出并调整蒸发量进行调节。
在第一实施方式或第二实施方式的非晶态热塑性树脂膜的单面形成金属蒸镀膜时,以在卷绕膜时成为电容器的方式,距离膜的一侧的端部为一定宽度不进行蒸镀,形成绝缘边缘。另外,为了使电容器用金属化膜与金属喷镀电极的接合牢固,优选在与绝缘边缘相反的端部形成重边结构,重边的膜电阻通常为1~8Ω/□左右,优选为1~5Ω/□左右。重边的金属膜的厚度没有特别限定,优选为1~200nm。
形成的金属蒸镀膜的蒸镀图案(边缘图案)没有特别限制,但从提高电容器的安全性等特性的观点出发,作为包含鱼网图案、T边缘图案等所谓的特殊边缘的图案,优选形成保险丝。如果以包含特殊边缘的蒸镀图案在第一实施方式或第二实施方式的非晶态热塑性树脂膜的至少单面上形成金属蒸镀膜,则从提高得到的电容器的安全性,且抑制电容器的破坏、短路等观点出发,是有效的,故优选。
作为形成边缘的方法,可没有任何限制地使用在蒸镀时利用胶带实施掩蔽的胶带法、通过油的涂布实施掩蔽的油法等公知的方法。
在本实施方式的金属化膜上,为了物理性的保护金属蒸镀膜、防止吸湿、防止氧化等,可以设置保护层。作为保护层,优选使用硅油、氟油等。
本实施方式的金属化膜可加工为后述的本实施方式的电容器。
4.电容器
本实施方式涉及的电容器包含第一实施方式或第二实施方式的非晶态热塑性树脂膜和/或金属化膜。
在上述电容器中,本发明的膜作为电容器用电介质膜,例如可通过以下等方法构成电容器:(i)使用上述金属化膜的方法;(ii)将未设置电极的本发明的膜和其它导电体(例如,金属箔、将单面或两面进行金属化的本发明的膜、将单面或两面进行金属化的纸以及其它塑料膜等)层叠。
制作电容器的工序中,进行膜的卷绕加工。例如,以交替层叠本实施方式的金属化膜的金属膜以及第一实施方式或第二实施方式的非晶态热塑性树脂膜的方式,进一步以绝缘边缘部成为相反侧的方式,重合并卷绕两张一对的本实施方式的金属化膜。此时,优选将两张一对的本实施方式的金属化膜错开1~2mm进行层叠。或者,可以层叠未金属化的非晶态热塑性树脂膜以及金属箔或其它金属化膜等其它导电体。使用的卷绕机没有特别限制,例如,可利用株式会社皆藤制作所制造的自动卷取机3KAW-N2型等。膜的卷绕加工不限定于上述方法,也可以通过其它方法例如将进行两面蒸镀的本实施方式的膜(此时,以重边在表面、背面配置于相反侧的端部的方式)和未蒸镀的本实施方式的膜(宽度比进行两面蒸镀的本实施方式的膜窄2~3mm)交替层叠并卷绕。
在制作扁平型电容器的情况下,在卷绕后,通常对得到的卷绕物实施加压。通过加压而促进电容器的卷紧·元件成形。从实施层间间隙的控制·稳定化的观点出发,赋予的压力根据第一实施方式或第二实施方式的非晶态热塑性树脂膜的厚度等,改变其最佳值,例如为2~20kg/cm2。
接着,通过对卷绕物的两端面喷镀金属而设置金属喷镀电极,制作电容器。
对电容器进一步实施规定的热处理。即,本实施方式中,包含对电容器,在不超过非晶态热塑性树脂的Tg的范围,在80~190℃的温度、大气化或真空下实施热处理1小时以上的工序(以下,有时称为“热熟化”)。
在对电容器实施热处理的上述工序中,热处理的温度优选为比非晶态热塑性树脂的Tg低10℃~100℃的范围,更优选为低15℃~80℃的范围。通过在上述温度实施热处理,得到热熟化的效果。具体而言,基于本实施方式的金属化膜构成电容器的膜间的空隙减少,抑制电晕放电。或者,消除非晶态热塑性树脂膜具有的应力(内部应力)。其结果,认为耐电压性上升。在热处理的温度低于规定温度的情况下,无法充分得到热熟化导致的上述效果。另一方面,在热处理的温度高于规定温度的情况下,有时在非晶态热塑性树脂膜上产生热分解、氧化劣化等。
作为对电容器实施热处理的方法,例如也可以从包含真空气氛下,使用恒温槽的方法、使用高频感应加热的方法等公知的方法适当选择。具体而言,优选采用使用恒温槽的方法。
实施热处理的时间,在得到机械和热稳定方面,优选设为1小时以上,更优选设为10小时以上,在防止热皱褶、印花(型付)等成形不良方面,更优选设为72小时以下。
通常在实施了热熟化的电容器的金属喷镀电极上接合引线。接合方法没有特别限定,例如可通过焊接、超声波熔接和焊接进行。另外,为了赋予耐候性,特别是防止湿度劣化,优选将电容器封入壳体并利用环氧树脂进行灌封。
如上述所示,第一实施方式或第二实施方式的非晶态热塑性树脂膜的厚度分别薄至9.5μm以下,在高温下具有高的绝缘击穿强度,因此,可非常适于用于在高温环境中被使用、小型以及高容量(例如,5μF以上,优选为10μF以上,进一步优选为20μF以上)电容器。即,利用了第一实施方式或第二实施方式的非晶态热塑性树脂膜的本实施方式的电容器可作为在高温环境中适当使用、小型以及高容量的电容器。因此,本实施方式的电容器可用作电子设备、电气设备等中使用的、高电压电容器、各种开关电源、转换器和逆变器等滤波用电容器以及平滑用电容器等。另外,本实施方式的电容器也适于用作近年需求变高的电动汽车和混合动力汽车等的控制驱动马达的逆变器电源设备用电容器。
实施例
以下,示出实施例和比较例详细说明本发明。但是,本发明不限定于实施例。应予说明,只要没有特别说明,份和%分别表示“质量份”和“质量%”。
〔测定方法和评价方法〕
实施例1A~14A和比较例1A~11A中的各种测定方法和评价方法如以下所示。
(1)玻璃化转变温度(Tg)
使用Perkin Elmer株式会社制造输入补偿型DSC、DiamondDSC,通过以下顺序进行计算。量取各树脂5mg,安装于铝制样品架上,并安置于DSC装置。在氮流下,从30℃以20℃/分钟的速度升温至300℃,以300℃保持5分钟,以20℃/分钟冷却至30℃,在30℃保持5分钟。然后,根据再次以20℃/分钟升温至300℃时的DSC曲线,求出玻璃化转变温度。将JIS K7121:1987的9.3(1)规定的中间点玻璃化转变温度设为玻璃化转变温度。
(2)膜厚度
使用外侧测微计(株式会社三丰制造高精度数字千分尺MDH-25MB),依据JIS K7130:1999A法进行测定。
(3)绝缘击穿强度
(125℃环境中的绝缘击穿强度)
准备依据JIS C2151:2006的17.2.2(平板电极法)的测定装置。其中,作为下部电极,代替JIS C2151:2006的17.2.2记载的弹性体,使用导电橡胶(星和电机株式会社制造E12S10)作为电极,且不进行铝箔的卷绕。测定环境设为设定温度125℃的强制循环式烤炉内,电极和膜在同一烤炉内调温30分钟之后使用。电压上升从0V起开始,设为100V/秒的速度,将电流值超过5mA时作为破坏时。绝缘击穿电压测定次数设为20次,将绝缘击穿电压值VDC除以膜的厚度(μm),且该20次的计算结果中的除上位2点和下位2点以外的16个点的平均值作为绝缘击穿强度(VDC/μm)。
(23℃环境中的绝缘击穿强度)
与125℃相同的测定,不在设定温度125℃的强制循环式烤炉内,而在23℃、相对湿度50%的环境中实施并进行计算。
(4)狭缝加工适应性
宽度350mm以上的卷取,以狭缝速度50m/分钟进行狭缝加工,使其成为宽度30mm、长度500m,除去两侧的边缘,并分割成宽度方向10个的小卷。每个小卷确认端面的偏移和皱褶的状态,将端面的偏移具有2mm以上或在退卷确认时具有未消除折痕的水平的皱褶(其中,不包括距离卷芯100m以内的部分)小卷作为NG小卷。通过得到的10个中NG小卷的个数,根据以下基准评价狭缝加工适应性。
<基准>
◎:NG小卷为0个,狭缝加工适应性非常高
〇:NG小卷为1~5个,狭缝加工适应性高
△:NG小卷为6~8个,狭缝加工适应性低
×:NG小卷为9~10个,狭缝加工适应性非常低
(5)连续制膜性
在各实施例记载的条件下进行制膜,通过可无断裂地制膜的制膜长,根据以下基准评价连续制膜性。
◎:制膜长为1000m以上,连续制膜性非常高
〇:制膜长为500m以上且小于1000m,连续制膜性高
△:制膜长为250m以上且小于500m,连续制膜性略低
×:制膜长小于250m,连续制膜性低
(6)卷径
在圆柱形状的卷芯(圆径截面的直径为12mm),重叠两张通过各实施例·比较例得到的膜,卷绕长度30m的量(两张重叠,因此使用合计长度60m的量),制成卷状。测定该卷的两个侧面的直径(在不是正圆的情况下,为最长直径),并将该测定值平均得到的值作为卷径。卷径越小,在制成膜电容器时,作为使用更小型且具有同等程度的相对介电常数的电介质膜的电容器,可制作静电电容越大(即,每单位体积的静电电容大)的电容器,故优选。
卷直径小于30mm:适于作为小型电容器用途。
卷直径30mm以上:不适于作为小型电容器用途。
(7)(平均粒径)
平均粒径为:对膜的表面,使用超高分辨率场发射扫描电子显微镜装置((FE-SEM)Hitachi High-Technologies制造S-5200),以倍率2万倍、加速电压8kV、射束电流10μA、检测器使用反射电子检测器观察从单面起10个点(两面共计20个点)的粒子,获取观察图像。根据该观察图像,使用图像解析软件测定其最长直径,求出将该测定值平均得到的平均粒径。应予说明,该方法中,距离膜表面深约3μm以上的位置的粒子模糊,因此,不能测定。但是,上述处于深的位置的粒子不作为润滑剂发挥作用,因此,在第一实施方式和第二实施方式中不作为测定的对象。
[实施例1A]
[母料的制作]
作为非晶态热塑性树脂,将市售的聚砜(PSU)树脂〔BASF Japan(株式会社)制造:商品名ULTRASON(注册商标)S6010,玻璃化转变温度187℃〕、平均粒径1.0μm的二氧化硅球状微粒〔(株式会社)日本催化剂制造:商品名SEAHOSTAR(注册商标)KE-P100〕以(树脂):(微粒子)=90:10的质量比计量并混合,将得到的干混合体供给至挤出机,在树脂温度330℃熔融后,使用绞股口模挤出。冷却绞股后,切割成颗粒状,制作母料。关于聚砜(PSU)树脂〔BASFJapan(株式会社)制造:商品名ULTRASON(注册商标)S6010〕,依据ISO 1133的规定,在温度360℃、载荷10kg的条件下测定的MVR(Melt volume-flow rate)为30cm3/10分钟。
[未拉伸膜的制作]
将聚砜(PSU)树脂〔BASF Japan(株式会社)制造:商品名ULTRASON(注册商标)S6010,玻璃化转变温度187℃〕和母料以(树脂):(母料)=95:5的质量比计量并混合,将得到的干混合体(干混合体中的二氧化硅球状微粒的含有率为0.5质量%)供给至挤出机,在树脂温度330℃熔融后,穿过网眼5μm的过滤器,使用T型口模进行挤出,通过静电钉扎与将表面温度保持为140℃的镜面金属辊(冷却辊)接触固化,成形为膜状并卷取。此时,调整挤出量和领取速度,使得厚度成为8.0μm,得到非晶态热塑性树脂膜。
[实施例2A]
在实施例1A的母料的制作中,使用平均粒径0.5μm的二氧化硅球状微粒〔(株式会社)日本催化剂制造:商品名SEAHOSTAR(注册商标)KE-P50〕代替平均粒径1.0μm的二氧化硅球状微粒,除此以外,与实施例1A同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[实施例3A]
在实施例1A的母料的制作中,使聚砜和母料的干混合体中的二氧化硅球状微粒的含有率成为0.25质量%,除此以外,与实施例1A同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[实施例4A]
在实施例1A的母料的制作中,使聚砜和母料的干混合体中的二氧化硅球状微粒的含有率成为0.12质量%,除此以外,与实施例1A同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[实施例5A]
在实施例1A的母料的制作中,使聚砜和母料的干混合体中的二氧化硅球状微粒的含有率成为1.40质量%,除此以外,与实施例1A同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[实施例6A]
在实施例1A的母料的制作中,使用平均粒径0.1μm的二氧化硅球状微粒〔信越化学工业(株式会社)制造:商品名信越Silicone(注册商标):OSG-100〕代替平均粒径1.0μm的二氧化硅球状微粒,除此以外,与实施例1A同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[实施例7A]
在实施例1A的母料的制作中,使用平均粒径0.2μm的碳酸钙微粒〔白石工业(株式会社)制造:BRILLIANT(注册商标):1500〕代替平均粒径1.0μm的二氧化硅球状微粒,除此以外,与实施例1A同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[实施例8A]
在实施例1A的母料和未拉伸膜的制作中,分别使用低粘度的聚砜〔BASF Japan(株式会社)制造:商品名ULTRASON(注册商标)S2010,玻璃化转变温度187℃〕代替聚砜〔BASFJapan(株式会社)制造:商品名ULTRASON(注册商标)S6010〕,以及在未拉伸膜的制作中,调整挤出量和领取速度使厚度成为9.5μm,除此以外,与实施例1A同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。低粘度的聚砜〔BASF Japan(株式会社)制造:商品名ULTRASON(注册商标)S2010〕,依据ISO 1133的规定,在温度360℃、载荷10kg的条件下测定的MVR(Melt volume-flow rate)为90cm3/10分钟。
[实施例9A]
[单轴拉伸膜的制作]
将与实施例1A同样制作的未拉伸膜导入纵拉伸机,在MD方向拉伸1.5倍,卷取厚度5.3μm的单轴拉伸膜,得到非晶态热塑性树脂膜。拉伸时的膜温度设为200℃。
[实施例10A]
[双轴拉伸膜的制作]
将与实施例9A同样制作的单轴拉伸膜导入拉幅机,在温度245℃的烤炉内,在TD方向拉伸1.5倍,卷取厚度3.6μm的双轴拉伸膜,得到非晶态热塑性树脂膜。
[实施例11A]
在实施例1A的母料和未拉伸膜的制作中,分别使用聚碳酸酯(PC)〔帝人(株式会社)制造:商品名Panlite(注册商标)K-1300Y,玻璃化转变温度150℃〕代替聚砜,以及在母料和未拉伸膜的制作中在树脂温度300℃熔融,且将镜面金属辊的表面温度保持为120℃,除此以外,与实施例1A同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[实施例12A]
[单轴拉伸膜的制作]
将拉伸时的膜温度设为120℃,除此以外,与实施例9A同样进行,卷取厚度5.3μm的单轴拉伸膜,得到非晶态热塑性树脂膜。
[实施例13A]
[双轴拉伸膜的制作]
将与实施例12A同样制作的单轴拉伸膜导入拉幅机,在温度245℃的烤炉内,在TD方向拉伸1.5倍,卷取厚度3.6μm的双轴拉伸膜,得到非晶态热塑性树脂膜。
[实施例14A]
在实施例13A的母料和未拉伸膜的制作中,分别使用中粘度的聚砜〔BASF Japan(株式会社)制造:商品名ULTRASON(注册商标)S3010,玻璃化转变温度187℃〕代替聚砜〔BASF Japan(株式会社)制造:商品名ULTRASON(注册商标)S6010〕,除此以外,与实施例13A同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。中粘度的聚砜〔BASF Japan(株式会社)制造:商品名ULTRASON(注册商标)S3010〕,依据ISO 1133的规定,在温度360℃、载荷10kg的条件下测定的MVR(Melt volume-flow rate)为40cm3/10分钟。
[比较例1A]
在实施例1A的母料的制作中,不配合二氧化硅球状微粒(即,非晶态热塑性树脂膜的二氧化硅球状微粒的含有率为0.00质量%),除此以外,与实施例1A同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[比较例2A]
在实施例1A的未拉伸膜的制作中,使聚砜和母料的干混合体中的二氧化硅球状微粒的含有率成为2.00质量%,除此以外,与实施例1A同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[比较例3A]
在实施例1A的未拉伸膜的制作中,使聚砜和母料的干混合体中的二氧化硅球状微粒的含有率成为3.00质量%,除此以外,与实施例1A同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[比较例4A]
在实施例1A的未拉伸膜的制作中,调整挤出量和领取速度使厚度成为15.0μm,除此以外,与实施例1A同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[比较例5A]
在实施例1A的母料的制作中,使用平均粒径0.5μm的烧结高岭土微粒〔(株式会社)Imerys·Japan制造:商品名Alphatex(注册商标)〕代替平均粒径1.0μm的二氧化硅球状微粒,除此以外,与实施例1A同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[比较例6A]
在实施例1的母料的制作中,使用平均粒径0.6μm的滑石微粒〔日本滑石(株式会社)制造:商品名NanoAce(注册商标)D-600〕代替平均粒径1.0μm的二氧化硅球状微粒,除此以外,与实施例1A同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[比较例7A]
在实施例1A的母料的制作中,使用平均粒径2.0μm的二氧化硅球状微粒〔水泽化学工业(株式会社)制造:商品名Silton(注册商标)JC-20〕代替平均粒径1.0μm的二氧化硅球状微粒,除此以外,与实施例1A同样地进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[比较例8A]
在实施例1A的母料和未拉伸膜的制作中,分别使用聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)〔帝人(株式会社)制造:商品名TEONEX(注册商标)TN8065S,玻璃化转变温度120℃〕代替聚砜,以及在母料和未拉伸膜的制作中在树脂温度300℃熔融,除此以外,与实施例1A同样进行,得到未拉伸膜。将得到的未拉伸膜导入纵拉伸机,在MD方向拉伸3.0倍,得到单轴拉伸膜。拉伸时的膜温度设为130℃。接着,将单轴拉伸膜导入拉幅机,在温度130℃的烤炉内,在TD方向拉伸3.2倍,接着在温度220℃的烤炉内进行热处理,卷取厚度3.6μm的双轴拉伸膜,得到结晶态热塑性树脂膜。
[比较例9A]
在实施例1A的母料和未拉伸膜的制作中,分别使用环状烯烃共聚物(COC)〔Polyplastics(株式会社)制造:商品名TOPAS(注册商标)8007F-04,玻璃化转变温度78℃〕代替聚砜,在母料和未拉伸膜的制作中在树脂温度200℃熔融、以及将镜面金属辊的表面温度保持为60℃,除此以外,与实施例1A同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[比较例10A]
在比较例8A的母料和未拉伸膜的制作中,分别使用聚苯硫醚(PPS)〔DIC(株式会社)制造:商品名PPSMA520,玻璃化转变温度88℃〕代替聚砜,以及MD拉伸在膜温度100℃实施,TD拉伸在温度100℃的烤炉内实施,除此以外,与比较例8A同样进行,得到结晶态热塑性树脂膜。
[比较例11A]
在实施例1A的母料和未拉伸膜的制作中,分别使用聚酰亚胺(PI)〔三井化学(株式会社)制造:商品名AURUM(注册商标)PL500A,玻璃化转变温度250℃〕代替聚砜,在母料和未拉伸膜的制作中,在树脂温度400℃熔融,以及将镜面金属辊的表面温度保持为220℃,除此以外,与实施例1A同样进行,得到厚度10.0μm的结晶态热塑性树脂膜。
[实施例1A~14A和比较例1A~11A的追加说明]
实施例1A~14A和比较例1A~11A的膜均由单层构成。另外,构成实施例1A~10A、12A~14A和比较例1A~7A的膜的树脂(也称为基础树脂)为PSU,构成实施例11A的膜的树脂为PC,构成比较例8A的膜的树脂为PEN,构成比较例9A的膜的树脂为COC,构成比较例10A的膜的树脂为PPS,构成比较例11A的膜的树脂为PI。
[表1A]
实施例1A~14A的非晶态热塑性树脂膜包含玻璃化转变温度(Tg)为130℃以上且小于200℃的非晶态热塑性树脂以及选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子,该粒子的平均粒径为0.1μm以上且1.5μm以下,该粒子的含有率为0.1质量%以上且1.5质量%以下,厚度为9.5μm以下。实施例1A~14A的非晶态热塑性树脂膜在高温下具有高的绝缘击穿强度,厚度薄,因此,可知卷绕时的卷径小,而且狭缝加工适应性优异。
〔测定方法和评价方法〕
实施例1B~12B和比较例1B~8B中的各种测定方法和评价方法与上述的实施例1A~14A和比较例1A~11A相同,140℃环境中的绝缘击穿强度如以下所示。
(140℃环境中的绝缘击穿强度)
将测定环境设为设定温度140℃的强制循环式烤炉内,除此以外,与上述的125℃环境中的绝缘击穿强度同样实施、计算。
应予说明,后述的比较例4B的非晶态热塑性树脂膜的厚度厚,因此,各温度下的绝缘击穿强度均为测定限界以上,因此,在表1B中,将测定结果记载为“-”。
[实施例1B]
[母料的制作]
作为非晶态热塑性树脂,将市售的聚砜(PSU)树脂〔BASF Japan(株式会社)制造:商品名ULTRASON(注册商标)S6010,玻璃化转变温度187℃〕和平均粒径1.0μm的二氧化硅球状微粒〔(株式会社)日本催化剂制造:商品名SEAHOSTAR(注册商标)KE-P100〕以(树脂):(微粒子)=90:10的质量比计量并混合,将得到的干混合体供给至挤出机,在树脂温度330℃熔融后,使用绞股口模进行挤出。冷却绞股后切割成颗粒状,制作母料。
[未拉伸膜的制作]
将聚砜(PSU)树脂〔BASF Japan(株式会社)制造:商品名ULTRASON(注册商标)S6010,玻璃化转变温度187℃〕和母料以(树脂):(母料)=95:5的质量比计量并混合,将得到的干混合体(干混合体中的二氧化硅球状微粒的含有率为0.5质量%)供给至挤出机,在树脂温度330℃熔融后,穿过网眼5μm的过滤器,使用T型口模进行挤出,通过静电钉扎与将表面温度保持为140℃的镜面金属辊(冷却辊)接触固化,成形为膜状并卷取。此时,调整挤出量和领取速度使厚度成为8.0μm,得到非晶态热塑性树脂膜。聚砜(PSU)树脂〔BASF Japan(株式会社)制造:商品名ULTRASON(注册商标)S6010〕,依据ISO 1133的规定,在温度360℃、载荷10kg的条件测定的MVR(Melt volume-flow rate)为30cm3/10分钟。
[实施例2B]
在实施例1B的母料的制作中,使用平均粒径0.5μm的二氧化硅球状微粒〔(株式会社)日本催化剂制造:商品名SEAHOSTAR(注册商标)KE-P50〕代替平均粒径1.0μm的二氧化硅球状微粒,除此以外,与实施例1B同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[实施例3B]
在实施例1B的未拉伸膜的制作中,使聚砜和母料的干混合体中的二氧化硅球状微粒的含有率成为0.25质量%,除此以外,与实施例1B同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[实施例4B]
在实施例1B的未拉伸膜的制作中,使聚砜和母料的干混合体中的二氧化硅球状微粒的含有率成为0.12质量%,除此以外,与实施例1B同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[实施例5B]
在实施例1B的未拉伸膜的制作中,使聚砜和母料的干混合体中的二氧化硅球状微粒的含有率成为1.40质量%,除此以外,与实施例1B同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[实施例6B]
[单轴拉伸膜的制作]
将与实施例1B同样制作的未拉伸膜导入纵拉伸机,在MD方向拉伸1.5倍。然后,利用夹子保持膜,在220℃烤炉内进行热处理10秒钟。卷取厚度5.3μm的单轴拉伸膜。拉伸时的膜温度设为200℃。
[实施例7B]
[双轴拉伸膜的制作]
将与实施例6B同样制作的单轴拉伸膜导入拉幅机,在温度245℃的烤炉内,在TD方向拉伸1.5倍。然后,在利用夹子保持膜的状态下,在220℃烤炉内进行热处理10秒钟。卷取厚度3.6μm的双轴拉伸膜。
[实施例8B]
在实施例1B的母料和未拉伸膜的制作中,分别使用聚醚砜(PES)〔BASF Japan(株式会社)制造:商品名ULTRASON(注册商标)E2010,玻璃化转变温度225℃〕代替聚砜,在母料的制作中,使用平均粒径0.1μm的二氧化硅球状微粒〔信越化学工业(株式会社)制造:商品名信越Silicone(注册商标):OSG-100〕代替平均粒径1.0μm的二氧化硅球状微粒,以及在母料和未拉伸膜的制作中在树脂温度360℃熔融,在未拉伸膜的制作中将镜面金属辊的表面温度保持为170℃,除此以外,与实施例1B同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[实施例9B]
在实施例1B的母料和未拉伸膜的制作中,分别使用聚苯基砜(PPSU)〔BASF Japan(株式会社)制造:商品名ULTRASON(注册商标)P3010,玻璃化转变温度220℃〕代替聚砜,在母料的制作中,使用平均粒径0.1μm的二氧化硅球状微粒〔信越化学工业(株式会社)制造:商品名信越Silicone(注册商标):OSG-100〕代替平均粒径1.0μm的二氧化硅球状微粒,以及在母料和未拉伸膜的制作中在树脂温度360℃熔融,在未拉伸膜的制作中将镜面金属辊的表面温度保持为160℃,除此以外,与实施例1B同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[实施例10B]
[单轴拉伸膜的制作]
将拉伸时的膜温度设为120℃,除此以外,与实施例6B同样进行,卷取厚度5.3μm的单轴拉伸膜,得到非晶态热塑性树脂膜。
[实施例11B]
[双轴拉伸膜的制作]
将与实施例10B同样制作的单轴拉伸膜导入拉幅机,在温度245℃的烤炉内,在TD方向拉伸1.5倍。然后,在利用夹子保持膜的状态下,在220℃烤炉内进行热处理10秒钟。卷取厚度3.6μm的双轴拉伸膜。
[实施例12B]
在实施例11B的母料和未拉伸膜的制作中,分别使用中粘度的聚砜〔BASF Japan(株式会社)制造:商品名ULTRASON(注册商标)S3010,玻璃化转变温度187℃〕代替聚砜〔BASF Japan(株式会社)制造:商品名ULTRASON(注册商标)S6010〕而,除此以外,与实施例11B同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。中粘度的聚砜〔BASF Japan(株式会社)制造:商品名ULTRASON(注册商标)S3010〕,依据ISO 1133的规定,在温度360℃、载荷10kg的条件下测定的MVR(Melt volume-flow rate)为40cm3/10分钟。
[比较例1B]
在实施例1B的母料的制作中,不配合二氧化硅球状微粒(即,非晶态热塑性树脂膜的二氧化硅球状微粒的含有率为0.00质量%),除此以外,与实施例1B同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[比较例2B]
在实施例1B的未拉伸膜的制作中,使聚砜和母料的干混合体中的二氧化硅球状微粒的含有率成为2.00质量%,除此以外,与实施例1B同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[比较例3B]
在实施例8B的未拉伸膜的制作中,使聚醚砜和母料的干混合体中的二氧化硅球状微粒的含有率成为30.00质量%,以及在未拉伸膜的制作中,调整挤出量和领取速度使厚度成为5.0μm,除此以外,与实施例8B同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[比较例4B]
在实施例9B的未拉伸膜的制作中,使聚苯基砜和母料的干混合体中的二氧化硅球状微粒的含有率成为1.00质量%,以及在未拉伸膜的制作中,调整挤出量和领取速度使厚度成为55.0μm,除此以外,与实施例9B同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[比较例5B]
在实施例9B的母料的制作中,使用平均粒径2.0μm的二氧化硅球状微粒〔水泽化学工业(株式会社)制造:商品名Shilton(注册商标)JC-20〕代替平均粒径0.1μm的二氧化硅球状微粒,除此以外,与实施例9B同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[比较例6B]
在实施例1B的母料和未拉伸膜的制作中,分别使用聚苯硫醚(PPS)〔DIC(株式会社)制造:商品名PPSMA520,玻璃化转变温度88℃〕代替聚砜,在母料和未拉伸膜的制作中,在树脂温度310℃熔融,除此以外,与实施例1B同样进行,得到未拉伸膜。将得到的未拉伸膜导入纵拉伸机,在MD方向拉伸3.0倍,得到单轴拉伸膜。拉伸时的膜温度设为100℃。接着,将单轴拉伸膜导入拉幅机,在温度100℃的烤炉内,在TD方向拉伸3.2倍,然后在温度220℃的烤炉内进行热处理,卷取厚度3.6μm的双轴拉伸膜,得到结晶态热塑性树脂膜。
[比较例7B]
在实施例1B的母料和未拉伸膜的制作中,分别使用聚酰亚胺(PI)〔三井化学(株式会社)制造:商品名AURUM(注册商标)PL500A,玻璃化转变温度250℃〕代替聚砜,在母料和未拉伸膜的制作中,在树脂温度400℃熔融,以及将镜面金属辊的表面温度保持为220℃,除此以外,与实施例1B同样进行,得到厚度10.0μm的结晶态热塑性树脂膜。
[比较例8]
在比较例1B的母料和未拉伸膜的制作中,分别使用聚醚酰亚胺(PEI)〔SABICJapan合同会社制造:商品名ULTEM(注册商标),玻璃化转变温度215℃〕代替聚砜,在母料和未拉伸膜的制作中,在树脂温度360℃熔融,以及将镜面金属辊的表面温度保持为170℃,除此以外,与比较例1B同样进行,得到非晶态热塑性树脂膜。
[实施例1B~9B和比较例1B~8B的追加说明]
实施例1B~8B和比较例1B~8B的膜均由单层构成。另外,构成实施例1B~7B和比较例1B~2B的膜的树脂(也称为基础树脂)为PSU,构成实施例8B和比较例3B的膜的树脂为PES,构成实施例9B和比较例4B~5B的膜的树脂为PPSU,构成比较例6B的膜的树脂为PPS,构成比较例7B的膜的树脂为PI,构成比较例8B的膜的树脂为PEI。
[表1B]
实施例1B~12B的非晶态热塑性树脂膜包含玻璃化转变温度(Tg)为170℃以上且230℃以下,且在主链中包含磺酰基的非晶态热塑性树脂以及选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子,该粒子的平均粒径为0.1μm以上且1.5μm以下,该粒子的含有率为0.1质量%以上且1.5质量%以下,厚度为9.5μm以下。实施例1B~12B的非晶态热塑性树脂膜在高温下具有高的绝缘击穿强度,厚度薄,因此,可知卷绕时的卷径较小,而且狭缝加工适应性优异。
Claims (11)
1.一种非晶态热塑性树脂膜,其特征在于,包含:
玻璃化转变温度Tg为130℃以上且小于200℃的非晶态热塑性树脂以及选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子,
所述粒子的平均粒径为0.1μm以上且1.5μm以下,
所述粒子的含有率为0.1质量%以上且1.5质量%以下,
所述非晶态热塑性树脂膜的厚度为9.5μm以下,
所述非晶态热塑性树脂膜包含选自聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚苯基砜、非晶态聚苯乙烯、丙烯酸树脂、ABS树脂、聚苯醚、聚芳酯、聚酰胺酰亚胺、和聚醚酰亚胺中的至少一种,
所述非晶态热塑性树脂膜在125℃环境中的绝缘击穿强度为300VDC/μm以上。
2.根据权利要求1所述的非晶态热塑性树脂膜,其中,
所述非晶态热塑性树脂在主链中具有以下化学式表示的重复单元,
-[Ph-C(CH3)2-Ph]-。
3.根据权利要求1或2所述的非晶态热塑性树脂膜,其中,
所述非晶态热塑性树脂膜由未拉伸膜构成。
4.根据权利要求1所述的非晶态热塑性树脂膜,其中,所述非晶态热塑性树脂膜为电容器用电介质膜。
5.一种非晶态热塑性树脂膜,其特征在于,包含:
玻璃化转变温度Tg为170℃以上且230℃以下且在主链中包含磺酰基的非晶态热塑性树脂以及选自二氧化硅和碳酸钙中的至少一种粒子,
所述粒子的平均粒径为0.1μm以上且1.5μm以下,
所述粒子的含有率为0.1质量%以上且1.5质量%以下,
所述非晶态热塑性树脂膜的厚度为9.5μm以下,
所述非晶态热塑性树脂膜包含选自聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚苯基砜、非晶态聚苯乙烯、丙烯酸树脂、ABS树脂、聚苯醚、聚芳酯、聚酰胺酰亚胺、和聚醚酰亚胺中的至少一种,
所述非晶态热塑性树脂膜在140℃环境中的绝缘击穿强度为300VDC/μm以上。
6.根据权利要求5所述的非晶态热塑性树脂膜,其中,
所述非晶态热塑性树脂膜在125℃环境中的绝缘击穿强度为400VDC/μm以上。
7.根据权利要求5所述的非晶态热塑性树脂膜,其中,
所述非晶态热塑性树脂膜由拉伸膜构成。
8.根据权利要求5所述的非晶态热塑性树脂膜,其中,所述非晶态热塑性树脂膜为电容器用电介质膜。
9.一种膜卷,其特征在于,通过卷绕权利要求1~8中任一项所述的非晶态热塑性树脂膜而成。
10.一种电容器用金属化膜,其特征在于,在权利要求1~8中任一项所述的非晶态热塑性树脂膜的单面或两面具有金属膜。
11.一种电容器,其特征在于,包含权利要求1~8中任一项所述的非晶态热塑性树脂膜。
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