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Hintergrund
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine biaxial orientierte Polyesterfolie und einen selbige verwendenden
Kondensator. Insbesondere betrifft sie eine biaxial orientierte
Polyesterfolie für
einen Kondensator und einen selbige verwendenden Folienkondensator,
wobei die Folie ausgezeichnete Hafteigenschaften für abgeschiedenes
Metall besitzt und zum Vorsehen von elektrischen High-level-Eigenschaften
und Beständigkeit
gegenüber
feuchter Wärme
bei dem Kondensator fähig
ist. Die EP-A-0 665 563 beschreibt eine biaxial orientierte Polyesterfolie
für Kondensatoren,
die mit einer Polyurethan-Überzugsschicht
von 0,01 μm
Dicke ausgestattet ist, mit einer Gesamtfoliendicke von 5,05 μm. Vorzugsweise
wird eine Wärmeentspannungsbehandlung
um 0,2 bis 20% durchgeführt.
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Durch Polyethylenterephthalat repräsentierte
Polyesterfolien werden gerne als Folie von Magnetbändern, Verpackungsfolie
und Aufmachungs- bzw. Aufbaufolie aufgrund ihrer ausgezeichneten
mechanischen und elektrischen Eigenschaften, hohen Wärmebeständigkeit
und chemischen Beständigkeit
bei einem ausgeglichenen und auch hervorragenden Preis-Leistungs-Verhältnis eingesetzt.
Die Miniaturisierung von elektrischen Geräten bzw. Vorrichtungen in den
letzten Jahren verstärkte
das Bestreben nach Verringerung der Größe eines Folienkondensators,
welcher Polyesterfolie und abgeschiedenes Metall umfasst, und die
Nachfrage nach einem solchen Kondensator nimmt immer stärker zu.
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Dabei sind bei der oben stehenden
Polyesterfolie für
Kondensatoren die folgenden ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften
erforderlich.
- (1) Die Eigenschaft der dielektrischen
Festigkeit bzw. Durchschlagfestigkeit ist ausgezeichnet und es kommt
zu keinem Isolationsfehler bzw. -versagen. In dem Fall, wo die Dicke
der Folie dünn
ist, wird das Isolierungsvermögen
verschlechtert durch eine Fremdsubstanz in der Folie oder die Dickengleichförmigkeit.
- (2) Die dielektrischen Eigenschaften, wie die dielektrische
Konstante und der dielektrische Verlust sind ausgezeichnet.
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Insbesondere sind durch die Verringerung
der Foliendicke, begleitet von der Nachfrage nach einer Miniaturisierung
von Kondensatoren, die Anforderungen an die Eigenschaft für die als
Dielektrikum verwendete Polyesterfolie sehr hoch. Weiterhin ist
eine Verbesserung der Eigenschaft der Polyesterfolie unter Berücksichtigung
des Einflusses durch die Überzugsschicht
erforderlich.
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Was die oben erwähnten elektrischen Eigenschaften
angeht, war es erforderlich, gute elektrische Eigenschaften beizubehalten
und die elektrischen Eigenschaften in dem breiten Temperaturbereich
von einer gewöhnlichen
Temperatur bis zu einer hohen Temperatur nur wenig zu verändern. Das
heißt,
es ist notwendig, dass die elektrischen Eigenschaften unter der
Bedingung einer hohen Temperatur und Feuchtigkeit über einen langen
Zeitraum stabil sind, das bedeutet, es ist erforderlich, dass die
Folie eine Wärme-
und Feuchtigkeitsstabilität
der elektrischen Eigenschaften besitzt.
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Um die oben stehenden Anforderungen
an die elektrische Eigenschaft zu erfüllen, wurde ein Verfahren zur
Verwendung einer Polyesterfolie mit einer Überzugsschicht als Basisfolie
für Kondensatoren
vorgeschlagen. Allerdings gibt es einige Probleme bei diesem Verfahren.
In dem Fall, wo die Überzugsdicke
sehr gering ist im Vergleich zur Dicke der Polyesterfolie, hat die Überzugsschicht
einen geringen Einfluss auf die elektrischen Eigenschaften der Polyesterfolie
und es entstehen keine Probleme. Wenn jedoch die Dicke der Polyesterfolie
verringert wird, wird es erforderlich, den Einfluss der Überzugsschicht
zu bedenken bzw. zu berücksichtigen,
da das Verhältnis
der Dicke der Überzugsschicht
zu derjenigen der gesamten Schicht entsprechend vergrößert wird.
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Weiterhin, um die hohe Kondensatoreigenschaft
beizubehalten, ist es erforderlich, den Einfluss der Beschädigung durch
Wärme der
Basisfolie während
des Metallisierungsbetriebs zu berücksichtigen. Genauer gesagt,
es ist erforderlich, dass selbst dann, wenn der Metallisierungsbetrieb
für die
Basisfolie unter einer strengen Wärmebedingung durchgeführt wird,
die Folie gute elektrische Eigenschaften beibehält.
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Es ist ebenfalls erwähnenswert
als einer der Gründe
für die
Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften, dass durch die
dimensionale Veränderung
der Folie, die durch den Wärmeeinfluss
während
des Kondensator-Herstellungsverfahrens verursacht wird, der mechanische
und elektrische Kontakt des abgeschiedenen Metalls mit Endelektroden
(in der Regel Metallikon) schlechter wird. Diese dimensionale Veränderung
der Folie bewirkt eine Zunahme des dielektrischen Verlusts, woraus
sich eine nachteilige Auswirkung auf die Kondensatoreigenschaften
ergibt.
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Die herkömmliche Polyesterfolie für Kondensatoren
mit der Überzugsschicht
ist nicht notwendigerweise ausgezeichnet bezüglich des dielektrischen Verlustes
und der Wechselstrom-Überschlagsspannung,
und außerdem
wird durch den kontinuierlichen Gebrauch die elektrostatische Kapazität des Kondensators
merklich verringert.
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Durch die eingehenden Untersuchungen
der Erfinder der vorliegenden Anmeldung zur Lösung der oben stehenden Probleme
stellte sich heraus, dass, wenn die Polyesterfolie mit einer Überzugsschicht
eine spezifische Dimensionsstabilität aufweist, den ausgezeichneten
elektrischen Eigenschaften und der Langzeitstabilität gegenüber feuchter
Wärme in
der Folie gleichzeitig genügt
wird, und die ausgezeichneten Eigenschaften als Dielektrikum für Kondensatoren
gezeigt werden. Die vorliegende Erfindung wurde auf Basis dieser
Erkenntnis bewerkstelligt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung
ist die Bereitstellung einer biaxial orientierten Polyesterfolie
für Kondensatoren,
welche hervorragenden elektrischen Eigenschaften und Langzeitstabilität gegenüber Feuchtigkeit
und Wärme
genügt
und ausgezeichnete Eigenschaften als Dielektrikum für Kondensatoren
besitzt.
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Um dieses Ziel zu erreichen, wird
gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine biaxial orientierte
Polyesterfolie für
Kondensatoren mit den in Anspruch 1 definierten Merkmalen bereitgestellt.
Die Folie besitzt mindestens eine Überzugsschicht von 0,005 μm bis 0,5 μm Dicke auf
einer Polyesterfolie, welche Überzugsschicht
ein wasserlösliches
oder wasserdispergierbares Harz umfasst, mit einer Gesamtdicke von 1,0
bis 12 μm
und mit einer Wärmeschrumpfspannung,
welche den folgenden Formeln 1 bis 3 genügt:
S150 < 200 g/mm2 (1)
S150 – S120 < 100
g/mm2 (2)
Smax < 500 g/mm2 (3)worin
S150 und S120 die
Werte der Wärmeschrumpfspannung
pro Querschnittsflächeneinheit
der Folie bei 150°C,
respektive 120°C
bedeuten und Smax den maximalen Wert der
Wärmeschrumpfspannung
bei der Temperatur innerhalb eines Bereichs von nicht weniger als
150°C und
nicht mehr als dem Schmelzpunkt der Folie bedeutet.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung kann die biaxial orientierte Polyesterfolie für Kondensatoren
einen Prozentsatz der dimensionalen Änderung in Längsrichtung
der Folie bei 200°C,
gemessen mittels eines thermomechanischen Analysators (TMA), innerhalb
eines Bereichs von –2,0%
bis +2,0% aufweisen.
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In einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine metallisierte biaxial orientierte Polyesterfolie
für einen
Kondensator bereitgestellt, umfassend ein abgeschiedenes Metall
auf der Überzugsschicht.
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Die metallisierte, biaxial orientierte
Polyesterfolie für
einen Kondensator kann mindestens eine Überzugsschicht von 0,005 μm bis 0,5 μm Dicke auf
einer Polyesterfolie umfassen, welche Überzugsschicht ein wasserlösliches
oder wasserdispergierbares Harz umfasst, mit einer Gesamtdicke von
1,0 bis 12 μm;
und mit einem Prozentsatz der dimensionalen Änderung in Längsrichtung
der Folie bei 200°C,
gemessen mittels eines thermomechanischen Analysators (TMA), innerhalb
eines Bereichs von –2,0%
bis +2,0%.
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Die metallisierte, biaxial orientierte
Polyesterfolie für
einen Kondensator kann außerdem
mindestens eine Überzugsschicht
von 0,005 μm
bis 0,5 μm
Dicke auf einer Polyesterfolie umfassen, welche Überzugsschicht ein wasserlösliches
oder wasserdispergierbares Harz und ein auf die Überzugsschicht abgeschiedenes
Metall umfasst; mit einer Gesamtdicke von 1,0 bis 12 μm und mit
einem Prozentsatz der dimensionalen Änderung in Längsrichtung
der Folie bei 200°C,
gemessen mittels eines thermomechanischen Analysators (TMA), innerhalb
eines Bereichs von –2,0%
bis +2,0%. und mit einer Wärmeschrumpfspannung,
welche den folgenden Formeln 1 bis 3 genügt:
S150 < 200 g/mm2 (1)
S150 – S120 < 100
g/mm2 (2)
Smax < 500 g/mm2 (3)worin
S150 und S120 die
Werte der Wärmeschrumpfspannung
pro Querschnittsflächeneinheit
der Folie bei 150°C,
respektive 120°C
bedeuten und Smax den maximalen Wert der
Wärmeschrumpfspannung
bei der Temperatur innerhalb eines Bereichs von nicht weniger als
150°C und
nicht mehr als dem Schmelzpunkt der Folie bedeutet.
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Der Kondensator der vorliegenden
Erfindung ist durch Anspruch 11 definiert. Er umfasst eine metallisierte,
biaxial orientierte Polyesterfolie, welche mindestens eine Überzugsschicht
von 0,005 μm
bis 0,5 μm
Dicke auf einer Polyesterfolie umfassen kann, welche Überzugsschicht
ein wasserlösliches
oder wasserdispergierbares Harz und ein auf der Überzugsschicht abgeschiedenes
Metall umfasst; mit einer Gesamtdicke von 1,0 bis 12 μm; und mit
einer Wärmeschrumpfspannung,
welche den folgenden Formeln 1 bis 3 genügt: S150 < 200 g/mm2 (1)
S150 – S120 < 100
g/mm2 (2)
Smax < 500 g/mm2 (3)worin
S150 und S120 die
Werte der Wärmeschrumpfspannung
pro Querschnittsflächeneinheit
der Folie bei 150°C,
respektive 120°C
bedeuten und Smax den maximalen Wert der
Wärmeschrumpfspannung
bei der Temperatur innerhalb eines Bereichs von nicht weniger als
150°C und
nicht mehr als dem Schmelzpunkt der Folie bedeutet.
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Der Kondensator kann auch eine metallisierte,
biaxial orientierte Polyesterfolie umfassen, umfassend mindestens
eine Überzugsschicht
von 0,005 μm
bis 0,5 μm
Dicke auf einer Polyesterfolie, welche Überzugsschicht ein wasserlösliches
oder wasserdispergierbares Harz und ein auf die Überzugsschicht abgeschiedenes
Metall umfasst; mit einer Gesamtdicke von 1,0 bis 12 μm; und mit
einem Prozentsatz der dimensionalen Änderung in Längsrichtung
der Folie bei 200°C,
gemessen mittels eines thermomechanischen Analysators (TMA), innerhalb
eines Bereichs von –2,0%
bis +2,0%.
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Der Kondensator kann auch eine metallisierte,
biaxial orientierte Polyesterfolie umfassen, umfassend mindestens
eine Überzugsschicht
von 0,005 μm
bis 0,5 μm
Dicke auf einer Polyesterfolie, welche Überzugsschicht ein wasserlösliches
oder wasserdispergierbares Harz und ein auf die Überzugsschicht abgeschiedenes
Metall umfasst; mit einer Gesamtdicke von 1,0 bis 12 μm; mit einem
Prozentsatz der dimensionalen Änderung
in Längsrichtung
der Folie bei 200°C,
gemessen mittels eines thermomechanischen Analysators (TMA), innerhalb
eines Bereichs von –2,0%
bis +2,0%, und mit einer Wärmeschrumpfspannung,
welche den folgenden Formeln 1 bis 3 genügt: S150 < 200 g/mm2 (1)
S150 – S120 < 100
g/mm2 (2)
Smax < 500 g/mm2 (3)worin
S150 und S120 die
Werte der Wärmeschrumpfspannung
pro Querschnittsflächeneinheit
der Folie bei 150°C,
respektive 120°C
bedeuten und Smax den maximalen Wert der
Wärmeschrumpfspannung
bei der Temperatur innerhalb eines Bereichs von nicht weniger als
150°C und
nicht mehr als dem Schmelzpunkt der Folie bedeutet.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Eine ausführliche Beschreibung der vorliegenden
Erfindung folgt nun.
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Die biaxial orientierte Polyesterfolie
für einen
Kondensator gemäß der vorliegenden
Erfindung (im Folgenden einfach als "Folie" bezeichnet) ist aus Polyester aufgebaut,
der aus aromatischer Dicarbonsäure
oder einem Ester davon und Glykol als Hauptausgangsmaterialien hergestellt
wird. Die strukturellen Wiederholungseinheiten des Polyesters sind
aus Polyethylenterephthalateinheiten, Ethylen-2,6-naphthalateinheiten oder
1,4-Cyclohexandimethylenterephthalateinheiten von 80 Mol-% oder
mehr in den strukturellen Wiederholungseinheiten aufgebaut. In den
Polyestereinheiten können
andere Estereinheiten, welche aromatische Dicarbonsäure und
Glykol umfassen, innerhalb des oben stehenden Bereichs enthalten
sein.
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Beispiele für die anderen, den Polyester
aufbauenden aromatischen Dicarbonsäuren können 2,6-Naphthalindicarbonsäure, Isophthalsäure, 5-Natriumsulfoisophthalsäure, Phthal säure, Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, 4,4'-Diphenyldicarbonsäure und
Oxycarbonsäuren,
wie p-Oxyethoxybenzoesäure etc.
einschließen.
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Beispiele für das andere, den Polyester
aufbauende Glykol können
Diethylenglykol, Propylenglykol, Butandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol,
Neopentylglykol, Polyethylenglykol und Polytetramethylenglykol etc. einschließen.
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Die Strukturviskosität des Polyesters
beträgt
in der Regel nicht weniger als 0,45, vorzugsweise 0,50 bis 1,0,
stärker
bevorzugt 0,52 bis 0,80. Wenn die Strukturviskosität des Polyesters
weniger als 0,45 beträgt, kann
die Produktivität
bei der Folienproduktion niedrig sein, und die mechanische Eigenschaft
der Folie kann geringer sein. Wenn die Strukturviskosität des Polyesters
mehr als 1,0 beträgt,
kann die Schmelzextrusion des Polymers instabil sein.
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In der vorliegenden Erfindung sind,
um die Verursachung von Fehlern in dem Folienherstellungsverfahren
zu vermeiden und um die Folienhandhabungseigenschaft durch Vorsehen
von Gleit- bzw. Rutschvermögen
bei der Folie zu verbessern, Teilchen vorzugsweise in dem Polyester
enthalten zur Bildung von geeigneten Erhebungen auf der Folienoberfläche.
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Beispiele für die Teilchen können anorganische
Teilchen, wie Calciumcarbonat, Calciumphosphat, Silica, Kaolin,
Talk, Titanoxid, Aluminiumoxid, Bariumsulfat, Calciumfluorid, Lithiumfluorid,
Zeolith und Molybdänsulfid
etc., organische Teilchen, wie vernetzte Polymerteilchen und Calciumoxalat,
und Niederschlags-Teilchen, welche sich bei der Polymerisation des
Polyesters bilden, einschließen.
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In der vorliegenden Erfindung beträgt die durchschnittliche
Teilchengröße der oben
stehenden Teilchen in der Regel 0,005 bis 5,0 μm, vorzugsweise 0,01 bis 3,0 μm. Wenn die
durchschnittliche Teilchengröße mehr
als 5,0 μm
beträgt,
kann sich die Isolierung der Folie durch übermäßige Rauigkeit verschlechtern,
oder es kann zu einem Isolierungsfehler durch Abfallen der Teilchen
kommen. Wenn die durchschnittliche Teilchengröße weniger als 0,005 μm beträgt, kann
es in dem Herstellungsverfahren zu einem Verkratzen kommen und die
Folienhandhabungseigenschaft kann sich verschlechtern, weil die
Höhe der
Erhebungen nicht ausreichend ist.
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Der Gehalt der oben stehenden Teilchen
in dem Polyester beträgt
in der Regel 0,01 bis 3,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 2,0 Gew.-%,
stärker
bevorzugt 0,1 bis 1,0 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht des Polyesters.
Wenn der Gehalt weniger als 0,01 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gewicht
von Polyester, kann das Gleitvermögen der Folie nicht ausreichend
sein durch das Fehlen der Erhebung auf der Folienoberfläche. Wenn
der Gehalt mehr als 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht von Polyester,
beträgt,
kann es zu einem Verkratzen auf der Folie kommen, und es kann zu
Isolierungsfehlern durch große
Erhebungen, die durch eine Anhäufung
von Teilchen gebildet werden, kommen.
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Die oben stehenden Teilchen können als
eine Mischung von zwei oder mehr Arten von Teilchen und eine Mischung,
welche die gleiche Art von Teilchen, aber eine unterschiedliche
Teilchengröße umfasst,
verwendet werden. In den oben stehenden Fällen ist es bevorzugt, dass
die Teilchengröße und der
Gehalt der oben stehenden Teilchen in dem Polyester innerhalb des
oben stehenden Umfangs liegen.
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Die Teilchen können bei der Herstellung des
Polyesters zugesetzt werden und können auch dem Polyester direkt
zugesetzt werden. Im Falle der Zusetzung der Teilchen bei der Herstellung
des Polyesters ist es bevorzugt, die Teilchen als eine Aufschlämmung, die
in Ethylenglykol dispergiert, in einem beliebigen Schritt bei der
Herstellung des Polyesters zuzusetzen.
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Demgegenüber ist es im Falle einer direkten
Zusetzung der Teilchen zu dem Polyester bevorzugt, eine in Wasser
oder organischem Lösungsmittel
mit einem Siedepunkt von nicht höher
als 200°C
dispergierende Aufschlämmung
dem Polyester mit Hilfe eines Doppelschnecken-Knetwerk-Extruders
zuzugeben und zu vermischen. Bei den hinzugegebenen Teilchen kann
eine Vorbehandlung, wie eine Entmischung (disintegration, Dispergierung,
Klassierung und Filtrierung bei Bedarf durchgeführt werden.
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Als ein Verfahren zur Regulierung
des Teilchengehalts gibt es ein Verfahren, welches die Herstellung des
die Teilchen in hoher Konzentration enthaltenden Grund- bzw. Mastermaterials
in der oben stehend erwähnten
Weise und das Mischen des Grundmaterials in ein Material, das im
Wesentlichen keine Teilchen enthält,
umfasst, zur Regulierung des Teilchengehalts.
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Andere Additive, wie Antistatikmittel,
Stabilisator, Gleitmittel, Vernetzungmittel, Antiblockiermittel,
Antioxidans, Färbemittel,
Lichtschutz, UV-Absorptionsmittel etc., können ebenfalls wahlweise in
der Folie innerhalb von Grenzen enthalten sein, die für die Kondensatoreigenschaften
nicht schädlich
sind.
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Die Polyesterfolie der vorliegenden
Erfindung kann eine Mehrschichtstruktur aufweisen, insoweit die am
Ende vorgesehenen Eigenschaften der Folie die spezifischen Anforderungen
der vorliegenden Erfindung erfüllen.
Im Falle einer Mehrschichtstruktur kann ein Teil der Schichten auf
einer anderen Schicht als einer Polyesterschicht verwendet werden.
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Die Polyesterfolie der vorliegenden
Erfindung weist auf mindestens einer Seite davon eine Überzugsschicht
auf, die aus einem wasserlöslichen
oder wasserdispergierbaren Harz aufgebaut ist. Beispiele für die Harze,
die zur Bildung der Überzugsschicht
verwendbar sind, schließen
Polyesterharz, Polyamidharz, Polystyrolharz, Polyacrylatharz, Polycarbonatharz,
Polyarylatharz, Polyvinylchloridharz, Polyvinylidenchloridharz,
Polyvinylbutyralharz, Polyvinylalkoholharz, Polyurethanharz und
ihre Copolymere oder Mischungen ein. Von diesen Überzugsharzen sind Polyesterharz,
Polyacrylatharz und Polyurethanharz bevorzugt und Urethanharz ist das
am meisten bevorzugte. Wenn Urethanharz verwendet wird, ist es möglich, die
Folie für
einen Kondensator mit übermäßig hohen
Hafteigenschaften und Langzeitstabilität gegenüber feuchter Wärme zu erhalten.
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Urethanharz bezieht sich als Sammelbegriff
auf die hochmolekulargewichtigen Verbindungen mit Urethanbindungen
und ist im Wesentlichen aus einem Polyol, einem Polyisocyanat, einem
Kettenverlängerer
und einem Vernetzungsmittel aufgebaut.
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Beispiele für die Polyole, die als Urethanharzkomponente
verwendbar sind, schließen
Polyether, wie Polyoxyethylenglykol, Polyoxypropylenglykol und Polyoxytetramethylenglykol,
Polyester, die aus der Dehydrationsreaktion von Dicarbonsäuren hergestellt
werden, und Glykole, einschließlich
Polyethylenadipat, Polyethylenbutylenadipat und Polycaprolacton,
Polycarbonate mit Carbonatbindungen, Acrylpolyole und Castoröl ein.
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Beispiele für die Polyisocyanate schließen Tolylendiisocyanat,
Phenylendiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat,
Hexamethylendiisocyanat, Xylendiisocyanat, 4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat und Isophorondiisocyanat
ein.
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Es ist bevorzugt, ein aromatisches
Polyisocyanat mit einer hohen Wärmebeständigkeit
und/oder Isophorondiisocyanat zu wählen. Im Falle der Verwendung
eines aromatischen Polyisocyanats und/oder von Isophorondiisocyanat
beträgt
deren Verhältnis
in der Isocyanateinheit 50 Mol-% oder mehrvorzugsweise 70 Mol-%
oder mehr.
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Beispiele für den Kettenverlängerer oder
das Vernetzungsmittel, die als Harzkomponente verwendbar sind, schließen Ethylenglykol,
Propylenglykol, Diethylenglykol, Trimethylolpropan, Hydrazin, Ethylendiamin, Diethylentriamin,
Triethylentetramin, 4,4'-Diaminodiphenylmethan
und 4,4'-Diaminodicyclohexylmethan
ein. Als Vernetzungsmittel kann Wasser verwendet werden.
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Der Prozentanteil von Polyurethan
in der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Überzugsschicht beträgt in der
Regel nicht weniger als 30 Gew.-%, vorzugsweise nicht weniger als
50 Gew.-%, stärker
bevorzugt nicht weniger als 70 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht
der Überzugsschicht.
Wenn der Prozentanteil von Polyurethan in der Überzugsschicht weniger als
30 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der Überzugsschicht, beträgt, ist
die Verbesserung der Hafteigenschaften und der Langzeitstabilität gegenüber feuchter Wärme der
Folie für
den Kondensator möglicherweise
nicht ausreichend.
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Die Überzugszusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung sollte mit Wasser hergestellt werden, das als Medium aus
Sicherheitsgründen
verwendet wird. Folglich sollte das in der Überzugszusammensetzung verwendete
oben stehende Harz ein wasserlösliches
oder wasserdispergierbares Harz sein. Jedoch kann ein organisches
Lösungsmittel
als Zusatzmittel des wasserlöslichen
oder wasserdispergierbaren Harzes enthalten sein. Die Menge des
zugesetzten organischen Lösungsmittels
sollte innerhalb eines Bereichs liegen, in welchem die Sicherheit
der Überzugszusammensetzung
erhalten bleibt.
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In dem Fall, wo Wasser als Medium
des Überzugszusammensetzungsharzes
verwendet wird, kann das oben stehende Harz durch ein Tensid unter
Zwang dispergiert werden, doch es ist in der Praxis stärker bevorzugt,
eine Überzugszusammensetzung
vom Selbstdisper gierungs-Typ mit einer hydrophilen nichtionischen
Komponente, wie Polyethern, und einer kationischen Base, wie einem
quaternären
Ammoniumsalz oder einem wasserlöslichen
oder wasserdispergierbaren Harz mit einer anionischen Base, vorzugsweise
das wasserlösliche
oder wasserdispergierbare Harz mit einer anionischen Base zu verwenden.
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Das "wasserlösliche oder wasserdispergierbare
Harz mit einer anionischen Gruppe" ist ein Harz, kombiniert mit einer
Verbindung mit einer anionischen Gruppe mittels Copolymerisation
oder Pfropfcopolymerisation, bei welchem die anionische Gruppe in
geeigneter Weise aus einer Sulfongruppe, Carboxylgruppe, Phosphorgruppe
und Salzen davon gewählt
ist. Das Gegenion der anionischen Gruppe ist in der Regel ein alkalisches
Metallion bzw. Alkalimetallion, doch in der vorliegenden Erfindung
ist das Gegenion der anionischen Gruppe vorzugsweise gewählt aus
den Oniumionen vom Amin-Typ, einschließlich Ammoniumionen.
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Der Gehalt der anionischen Gruppe
in der wasserlöslichen
oder wasserdispergierbaren Beschichtungszusammensetzung mit einer
anionischen Gruppe beträgt
vorzugsweise 0,05 bis 10 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,1 bis 8 Gew.-%.
Wenn der Gehalt der anionischen Gruppe weniger als 0,05 Gew.-% beträgt, tendieren
die Wasserlöslichkeit
oder die Wasserdispergierbarkeit dazu, sich zu verschlechtern, während für den Fall, wo
der Gehalt der Gruppe mehr als 10 Gew.-% beträgt, Probleme entstehen, wie
eine Verschlechterung der Wasserbeständigkeit der Grundschicht,
der Feuchtigkeitsabsorption der Überzugsschicht,
was zu einem Blockieren jeder Folie führt, und eine Verschlechterung
der Hafteigenschaften der Folie unter feuchten Wärmebedingungen.
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Die Erhöhung des Gehalts an alkalischem
Metallgehalt in der Beschichtungslösung führt leicht zu einer verminderten
Beständigkeit
gegenüber
feuchter Wärme
eines Kondensators. Insbesondere wenn der Kondensator unter die
Bedingung einer hohen Temperatur und einer hohen Feuchtigkeit gestellt
wird, wobei eine Gleichspannung an diesen angelegt ist, kommt es
zu einem starken Abfall der elektrostatischen Kapazität des Kondensators.
In bestimmten Fällen
kann eine Entionisierungsbehandlung der Beschichtungslösung erforderlich
sein, um den Gehalt an alkalischem Metall in der Überzugsschicht
zu verringern. Der Gehalt an alkalischem Metall in der in der vorliegenden
Erfindung verwendeten Beschichtungslösung beträgt vorzugsweise nicht mehr
als 500 ppm, stärker
bevorzugt nicht mehr als 200 ppm, noch stärker bevorzugt nicht mehr als
100, am meisten bevorzugt nicht mehr als 100 ppm in der Feststoffsubstanz
der Beschichtungslösung.
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In der in der vorliegenden Erfindung
verwendeten Beschichtungslösung
können
verschiedene Arten von Vernetzungsmittel, wie methylolierter oder
alkylolierter Harnstoff, Melamin, Guanamin, Acrylamid und Polyamidverbindungen;
Epoxyverbindungen; Aziridinverbindungen; Blockpolyisocyanat; Silan-Kupplungsreagenzien;
Titan- Kupplungsreagenzien; Zirco-Aluminat- Kupplungsreagenzien,
Peroxide, wärme-
oder lichtreaktive Vinylverbindungen, lichtempfindliche Harze und
dergleichen zur Verbesserung der Antiblockiereigenschaften, der
Wasserbeständigkeit,
der Lösungsmittelbeständigkeit
und der mechanischen Festigkeit der Überzugsschicht enthalten sein.
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Außerdem können zur Verbesserung der Antiblockiereigenschaften
oder der Rutscheigenschaft der Folie feine Teilchen aus anorganischem
Material, wie Silica, Silicasol, Aluminiumoxid, Aluminiumoxidsol,
Zirkoniumsol, Kaolin, Talk, Calciumcarbonat, Calciumphosphat, Titanoxid,
Bariumsulfat, Ruß,
Molybdänsulfid, Antimonoxidsol
etc., oder feine Teilchen, die aus organischem Material aufgebaut
sind, wie Polystyrol, Polyethylen, Polyamid, Polyester, Polyacrylester,
Epoxyharz, Silikonharz, Fluorharz etc., in der Beschichtungslösung enthalten
sein.
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Die in der vorliegenden Erfindung
verwendete Beschichtungslösung
kann auch andere Additive, wie Entschäumungsmittel, die Auftragbarkeit
verbesserndes Mittel, Verdickungsmittel, Antistatikmittel, organisches
Gleitmittel, UV-Absorptionsmittel, Schäumungsmittel, Farbstoff, Pigment
etc. bei Bedarf enthalten.
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Weiterhin können in der in der vorliegenden
Erfindung verwendeten Beschichtungslösung andere Harze als das Harz
der vorliegenden Erfindung, wie Acrylharz, Polyesterharz, Vinylharz
etc., zur Verbesserung der Eigenschaften der Beschichtungslösung oder
der Überzugsschicht
enthalten sein. Insbesondere ist die Verwendung von Polyesterharz
bevorzugt, da dieses zur Verbesserung der interlaminaren Hafteigenschaften
zwischen der Basispolyesterfolie und der Überzugsschicht in Atmosphären mit
feuchter Wärme
beiträgt.
In diesem Fall jedoch beträgt
der Prozentanteil des Polyesterharzes in der Überzugsschicht nicht mehr als
30 Gew.-%.
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Verschiedene Verfahren sind für die Auftragung
der Beschichtungslösung
auf die Oberfläche
der Polyesterfolie verfügbar.
Das Beschichtungsverfahren kann unter Einsatz einer geeigneten Beschichtungsvorrichtung,
wie einem Umkehrwalzenbeschichter, einem Rasterwalzenbeschichter,
einem Stabbeschichter, einem Luft-Streichbeschichter etc., durchgeführt werden,
wie bei Y. Harasaki: Coating System, Maki Shoten, 1979 gezeigt,
oder anderen Beschichtungsvorrichtungen. Das Beschichtungsverfahren
kann während
des Folienherstellungsverfahrens oder nach dem Folienherstellungsverfahren
durchgeführt
werden. Insbesondere ist das während
des Folienherstellungsverfahrens durchgeführte Beschichtungsverfahren
unter Berücksichtigung der
Gleichmäßigkeit
der Dicke der Überzugsschicht
und der Produktionseffizienz bevorzugt.
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Als das oben stehende Inprozessverfahren
ist es bevorzugt, dass die Beschichtungslösung auf eine nicht-orientierte
Polyesterfolie aufgebracht wird und die Folie nacheinander oder
gleichzeitig biaxial gereckt wird; die Beschichtungslösung wird
auf eine uniaxial gereckte Polyesterfolie aufgebracht, und danach
wird die Folie in senkrechter Richtung zu der anfänglichen
uniaxialen Reckrichtung gereckt; die Beschichtungslösung wird
auf eine biaxial gereckte Polyesterfolie aufgebracht, und danach
wird die Folie weiter in Quer- und/oder Längsrichtung gereckt.
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Die Dicke der Überzugsschicht liegt in der
Regel im Bereich von 0,005 bis 0,5 μm, vorzugsweise von 0,01 bis
0,3 μm,
stärker
bevorzugt von 0,03 bis 0,1 μm.
Sie muss dünner
gemacht werden, um der Nachfrage nach einer Miniaturisierung des
Kondensators nachzukommen. Wenn die Dicke der Überzugsschicht mehr als 0,5
beträgt,
können
sich die elektrischen Eigenschaften der Folie verschlechtern. Wenn
die Dicke der Überzugsschicht
weniger als 0,005 beträgt,
kann es zu einer ungleichmäßigen Beschichtung
oder einem Beschichtungsloch kommen.
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Der Wassertropfen-Kontaktwinkel der Überzugsschicht,
die in der oben stehend beschriebenen Weise gebildet wird, beträgt vorzugsweise
nicht weniger als 60°,
stärker
bevorzugt nicht weniger als 62°.
Wenn der Wassertropfen-Kontaktwinkel weniger als 60° beträgt, kann
sich die Wasserbeständigkeit
der Hafteigenschaften an der metallisierten Folie verschlechtern.
Der oben stehende Wassertropfen-Kontaktwinkel kann durch Auswahl
der Menge an verwendeten hydrophilen Gruppen, die Menge an Emulgator
und die Menge an hydrophiler Verbindung reguliert werden.
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Die durchschnittliche Mittellinienrauhigkeit
(Ra) der Oberfläche
der Überzugsschicht,
gemessen auf der Oberflächenseite,
liegt vorzugsweise im Bereich von 0,005 bis 0,5 μm. Wenn die Ra weniger als 0,005 μm beträgt, besitzt
die hergestellte Folie keine befriedigende Rutscheigenschaft und
ist schlecht zu verarbeiten bzw. handzuhaben. Wenn andererseits
Ra 0,5 μm übersteigt,
erweist sich die Folienoberfläche
als zu rauh, woraus sich eine nachteilige Wirkung auf die dielektrische
Festigkeit und die Beständigkeit
gegenüber
feuchter Wärme
des Kondensators ergibt. Die Ra beträgt vorzugsweise 0,01 bis 0,3 μm, noch stärker bevorzugt
0,02 bis 0,1 μm.
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Bei der Folie gemäß der vorliegenden Erfindung
genügt
die Wärmeschrumpfspannung
der Folie den folgenden Formeln 1 bis 3, wodurch eine ausgezeichnete
Langzeit-Stabilität
gegenüber
feuchter Wärme
vorgesehen wird. S150 < 200
g/mm2 (1)
S150 – S120 < 100
g/mm2 (2)
Smax < 500 g/mm2 (3)worin
S150 und S120 die
Werte der Wärmeschrumpfspannung
pro Querschnittsflächeneinheit
der Folie bei 150°C,
respektive 120°C
bedeuten und Smax den maximalen Wert der
Wärmeschrumpfspannung
bei der Temperatur innerhalb eines Bereichs von nicht weniger als
150°C und
nicht mehr als dem Schmelzpunkt der Folie bedeutet.
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Wenn S150 ≥ 200 g/mm2 ist, kann die Dimensionsstabilität der Folie
unzureichend sein und die elektrischen Kontakte mit Randelektroden
in dem Kondensator werden leicht instabil, wodurch die elektrischen
Eigenschaften eines Kondensators verschlechtert werden. Der Bereich
von S120 ist nicht begrenzt, beträgt aber in
der Regel nicht weniger als 10 bis 200 g/mm2,
vorzugsweise nicht weniger als 20 bis 200 g/mm2.
Aufgrund der Erkenntnis der Anmelder der vorliegenden Erfindung
ist es bevorzugt, dass eine bestimmte Wärmeschrumpfspannung auf die
Folie wirkt, um so den Kontakt zwischen der Kühlwalze und der Polyesterfolie
in dem Metallabscheidungsverfahren noch stärker zu verbessern. Mit Hilfe
der oben stehenden Bedingung ist die Metallisierung möglich bei
der deutlich verringerten Beschädigung
durch Wärme.
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Wenn demgegenüber S150 – S120 < 100
g/mm2 ist, verschlechtern sich die elektrischen
Eigenschaften eines Kondensators. Der Grund der oben genannten Verschlechterung
ist nicht klar, doch es wird der folgende Grund angenommen.
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Das heißt, wenn die Folie beim Kontaktieren
mit der Kühltrommel
bei der Bedingung betrieben wird, dass die Polyesterfolie nicht
durch die Wärme
bei der Metallisierung beschädigt
wird, unter der Voraussetzung, dass es zu einer Ungleichmäßigkeit
bei der Temperatur kommt, steigt die ungleichmäßige Wärmeschrumpfspannung in der
Polyesterfolie an, wobei S150 – S120 < 100
g/mm2 ist. Durch die Gleichmäßigkeit
der Wärmeschrumpfspannung
bleiben Spannungs- und Druckzustände
in der Folie zurück,
und es resultiert daraus ein Erschlaffen und Einschrumpfen. Diese
verursachen die Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften. Folglich
sollte der Wert von S150 – S120 klein sein, d. h. es ist von wesentlicher
Bedeutung, dass die Neigung der Kurve, die das Verhältnis zwischen
der Wärmeschrumpfspannung
und der Temperatur zeigt, in diesem Temperaturbereich gering ist.
Der Wert von S150 – S120 ist
vorzugsweise kleiner als 80 g/mm2, stärker bevorzugt 70
g/mm2.
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In der vorliegenden Erfindung ist,
zusätzlich
zu der oben stehenden Bedingung, Smax, das
für den
maximalen Wert der Wärmeschrumpfspannung
bei der Temperatur innerhalb eines Bereichs von nicht weniger als
150°C und
nicht mehr als dem Schmelzpunkt der Folie steht, weniger als 500
g/mm2, wodurch für eine ausgezeichnete Langzeitstabilität gegenüber feuchter
Wärme bei
der Folie gesorgt wird. Der Smax beträgt vorzugsweise
weniger als 400 g/mm2, stärker bevorzugt
weniger als 350 g/mm2.
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Bei dem Metallisierungsverfahren
der Folie wird die Metallisierung unter Abwickeln und Laufen lassen der
Folie bei Anwendung einer konstanten Spannung durchgeführt. Folglich
kann, wenn die Folie keine ausreichende Festigkeit (Young-Modul)
gegenüber
der oben stehenden Spannung besitzt, die Polyesterfolie nicht der
Spannung widerstehen und wird stark durch die Wärme bei der Metallisierung
beschädigt.
Durch die Erkenntnis der Anmelder der vorliegenden Erfindung nimmt,
da die Gleichmäßigkeit
der metallisierten Folie sich durch die oben stehende Beschädigung verschlechtert,
die Ausbeute der Folie in dem Folienherstellungsverfahren ab und
die elektrischen Eigenschaften und die Langzeitstabilität gegenüber feuchter
Wärme des
erhaltenen Kondensators verschlechtern sich.
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Um in der vorliegenden Erfindung
eine noch ausgezeichnetere Langzeitstabilität gegenüber feuchter Wärme bei
der Polyesterfolie vorzusehen, beträgt der Young-Modul in Längsrichtung
der Folie bei der üblichen Temperatur
nicht weniger als 4,5 GPa, vorzugsweise nicht weniger als 5,0 GPa.
Weiterhin beträgt
in der vorliegenden Erfindung der Young-Modul in Längsrichtung
der Folie bei 100°C
nicht weniger als 1,0 GPa, vorzugsweise 1,2 GPa.
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Es ist ebenfalls in der vorliegenden
Erfindung von Bedeutung, dass der Prozentsatz der dimensionalen Änderung
der Folie in Längsrichtung
bei 200°C,
gemessen durch einen thermomechanischen Analysator (TMA), innerhalb
eines Bereichs von –2,0%
bis +2,0%, vorzugsweise von –1,5
bis +1,5% liegt. Dies ist von großer Bedeutung, weil der mechanische
und elektrische Kontakt eines abgeschiedenen Metalls mit Endelektroden
(in der Regel Metallikon) instabil ist, wenn der Prozentsatz der
dimensionalen Änderung
größer als +2,0%
oder kleiner als –2,0%
ist.
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Die Gesamtdicke der Polyesterfolie
gemäß der vorliegenden
Erfindung beträgt
vorzugsweise 1,0 bis 21 μm,
stärker
bevorzugt 2,0 bis 14 μm,
noch stärker
bevorzugt 3,0 bis 9 μm,
am meisten bevorzugt nicht mehr als 5 μm. Wenn die Gesamtdicke der
Folie mehr als 21 μm
beträgt,
kann kein Kondensator von höherer
Qualität
und kleinerer Größe unter
Verwendung der Folie erhalten werden. Wenn die Gesamtdicke der Folie
weniger als 1,0 μm
beträgt,
kann die Verbesserung der elektrischen Eigenschaften nicht ausreichend
sein, da der Prozentsatz der eingenommenen Dicke der Überzugsschicht
relativ hoch ist. Die "Gesamtdicke" bedeutet die Gesamtsumme
der Dicke der Folie und der Überzugsschicht.
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Die Polyesterfolie gemäß der vorliegenden
Erfindung wird zum Beispiel durch das folgende Herstellungsverfahren
erhalten. Zuerst werden ein Polyestermaterial und Additiv, die verwendet
werden, einem Extruder zugeführt
und bei der Temperatur von nicht weniger als dem Schmelzpunkt des
Polyesters schmelzgeknetet und aus einer schlitzähnlichen Düse zu einer Drehkühlwalze
als Schmelzblatt extrudiert. Durch Kühlen des bei einer Temperatur
von nicht mehr als dem Glasübergangspunkt
erhaltenen Blatt wird das Schmelzblatt gekühlt und verfestigt unter Erhalt
einer im Wesentlichen amorphen nicht-orientierten Bahn. In diesem
Fall ist es zur Verbesserung der Flachheit und der Dickengleichmäßigkeit
der Bahn erforderlich, dass das Anhaften der Bahn an der Drehkühlwalze,
ein elektrostati sches Kontaktverfahren oder ein Flüssigbeschichtungskontaktverfahren
vorzugsweise zur Anwendung kommen.
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Das elektrostatische Kontaktverfahren
ist ein Verfahren, in dem eine drahtähnliche Elektrode auf die Oberseite
der Bahn in senkrechter Richtung zu der Bahn-Laufrichtung gestellt
wird und ein Gleichstrom von etwa 5 bis 10 kV an die Elektrode zur
Anlegung einer elektrostatischen Aufladung und Verbesserung des
Anhaftens der Folie an der Kühlwalze
angewandt wird. Das Flüssigbeschichtungskontaktverfahren
ist ein Verfahren, in welchem Flüssigkeit
gleichmäßig auf
die Gesamtheit oder einen Teil oder der Oberfläche der Drehkühlwalze
aufgebracht wird (wobei zum Beispiel nur ein Teil mit beiden Kanten
der Bahn in Kontakt steht), um das Anhaften der Folie an der Kühlwalze
zu verbessern. In der vorliegenden Erfindung können das elektrostatische Kontaktverfahren
und das Flüssigbeschichtungsverfahren
bei Bedarf gleichzeitig angewandt werden.
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Anschließend wird die oben stehende
Bahn biaxial gereckt unter Erhalt einer Polyesterfolie. Durch Auswahl
des geeigneten Bereichs für
die Bedingung des Reckens und der Wärmebehandlung kann die Polyesterfolie
mit den oben stehenden Schrumpfeigenschaften erhalten werden. Das
biaxiale Recken wird wie folgt durchgeführt.
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Zuerst wird die oben stehende nicht-orientierte
Bahn in einer Richtung gereckt (Längsrichtung), um eine Bahn
zu erhalten, deren Doppelbrechung in der Regel nicht weniger als
0,06, vorzugsweise nicht weniger als 0,08 beträgt. Das Recken wird unter der
Bedingung durchgeführt,
dass die Recktemperatur 70 bis 150°C beträgt und das Reckverhältnis 2,5
bis 6 beträgt.
Durch Auswahl der Recktemperatur und des Reckverhältnisses
wird die gewünschte
Doppelbrechung erzielt. Das Recken in einer Richtung kann durch
einen Schritt oder zwei Schritte oder mehr durchgeführt werden.
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Danach wird, nachdem die uniaxial
orientierte Folie einmal unter der Glasübergangstemperatur gekühlt wurde
oder zum Beispiel innerhalb eines Temperaturbereichs von 80°C bis 150°C ohne ein
Kühlen
vorgewärmt
wurde, die uniaxial orientierte Folie in der Regel 2,5 bis 5-fach,
vorzugsweise 3,0- bis 4,5-fach in senkrechter Richtung (Querrichtung)
zu der uniaxialen Richtung innerhalb des gleichen oben stehend beschriebenen
Temperaturbereichs gereckt.
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Es ist für die Erreichung der Gleichförmigkeit
der Foliendicke bevorzugt, dass das Recken in Längsrichtung durch zwei oder
mehr Schritte durchgeführt
wird. Ein Reckverfahren, welches das Recken in Querrichtung und
das Recken in Längsrichtung
im Anschluss umfasst, ist ebenfalls geeignet. Es ist in jedem Fall bevorzugt,
dass das Recken in Längsrichtung
um nicht weniger als das 3,5-fache als das Gesamtreckverhältnis durchgeführt wird.
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Bei der wie oben stehend erhaltenen
Polyesterfolie wird eine Wärmebehandlung
während
1 bis 600 Sekunden, vorzugsweise 1 bis 300 Sekunden, stärker bevorzugt
1 bis 60 Sekunden bei einer Temperatur von 150°C bis 250°C, vorzugsweise 180°C bis 250°C, stärker bevorzugt
200°C bis
240°C durchgeführt. Bei
der oben stehenden Wärmebehandlung
kann während
oder nach der Wärmebehandlung
ein erneutes Recken in Längsrichtung,
Querrichtung oder in beiden Richtungen durchgeführt werden. In dem Fall, wo
das erneute Recken nach der Wärmebehandlung
durchgeführt
wird, ist es bevorzugt, dass eine weitere Wärmebehandlung wie oben stehend
beschrieben erneut durchgeführt
wird.
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Als ein Verfahren für den Erhalt
eines speziellen Umfangs der Wärmeschrumpfspannung
in der Folie gibt es ein Verfahren, welches eine Wärmeentspannungsbehandlung
in Längsrichtung,
Querrichtung oder in beiden Richtungen innerhalb eines Bereichs
von in der Regel 3 bis 30%, vorzugsweise von 5 bis 20%, umfasst, ein
Verfahren, welches das Durchführen
einer Wärmeentspannungsbehandlung
der Folie im Off-line-Betrieb und unter einer geringen angewandten
Spannung umfasst.
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Wenn die Wärmebehandlung bei einer höheren Temperatur
als dem oben stehenden begrenzten Temperaturbereich durchgeführt wird,
können
die Wärmeschrumpfspannung
und der Prozentsatz der dimensionalen Änderung verringert werden,
dagegen verschlechtern sich die elektrischen Eigenschaften, insbesondere die
Eigenschaften des Dielektrizitätsverlusts
der Folie. Das heißt,
wenn die Temperatur der Wärmebehandlung mehr
als 240°C
beträgt,
ist die Dichte der Folie übermäßig hoch,
und es können
keine ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften erzielt werden.
Wenn andererseits die Temperatur der Wärmebehandlung weniger als 180°C ist, ist
der Prozentanteil der Wärmeschrumpfung
der Folie nicht gering und die Dimension der Folie wird in dem Verfahren
verändert,
in welchem die Folie Wärme
in dem Herstellungsverfahren eines Kondensators ausgesetzt wird,
wodurch die Produktivität
eines Kondensators verringert wird und die Kondensatoreigenschaften,
wie die Überschlagsspannung,
sich verschlechtern. Wenn eines der oben stehend beschrie benen Verfahren
angewandt wird, ist es bevorzugt, dass die Wärmebehandlung bei einer Temperatur
innerhalb eines Bereichs von 180°C
bis 240°C,
begleitet von einer Wärmeentspannungsbehandlung
der Folie, durchgeführt wird,
um die spezielle Wärmeschrumpfspannung
und den Prozentsatz der dimensionalen Änderung der Folie zu erreichen.
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In der vorliegenden Erfindung beträgt, um die
elektrischen Eigenschaften der Folie weiter zu verbessern, die Dichte
der Folie nicht mehr als 1,3940 g/cm3, vorzugsweise
1,3980 g/cm3, stärker bevorzugt 1,3970 g/cm3. Der oben stehende Bereich der Foliendichte
wird durch die geeignete Wahl der oben stehenden Temperatur der
Wärmebehandlung
erreicht. Wenn die Foliendichte mehr als 1,3990 g/cm3 beträgt, können die
ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften nicht erzielt werden.
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Die Wärmeentspannungsbehandlung wird
vorzugsweise durchgeführt,
ohne dass Beschränkungen hinsichtlich
der Richtung der Breite der Folie unter einer Lauf- bzw. Betriebsspannung
von 0,01 bis 1 kg/mm2 bei einer Temperatur
von 160 bis 220°C über einen
Zeitraum von 0,5 bis 20 Sekunden auferlegt werden. Die Folie, die
dieser Wärmeentspannungsbehandlung
unterworfen wird, ist vorzugsweise auf eine Länge in Richtung der Breite
von mindestens 500 mm eingestellt, um die Laufspannung zu minimieren
und um eine gleichmäßige Leistung
bei der Behandlung zustande kommen zu lassen. Wenn die Folie mit
einer Überzugsschicht der
vorliegenden Erfindung gemäß einem
Kontaktsystem bei einer hohen Temperatur wärmebehandelt wird, kann es
zu einer Übertragung
der Überzugsschicht
kommen, so dass es bevorzugt ist, eine Wärmeentspannnungsvorrichtung
vom Nicht-Kontakt-Typ zu verwenden. Aus dem gleichen Grund ist die
Verwendung einer Behandlungsvorrichtung vom Wärme-Flottierungs-Typ für die Wärmeentspannungsbehandlung
bevorzugt.
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Ein erwärmtes Inertgas, insbesondere
erwärmte
Luft, wird bevorzugt als ein Medium zur Durchführung der Wärmeflottierung der Folie verwendet.
Die Wärmeentspannungsbehandlung
wird unter Beibehaltung eines stabilisierten Laufs der Folie durch
die Wärme-Flottierungsbehandlung
durchgeführt.
Dies ist besonders wirksam für
Dünnfolien,
welche bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung darstellen.
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In der vorliegenden Erfindung ist
das als ein Verfahren zur Herstellung der Überzugsschicht bevorzugte Verfahren
ein Verfahren, welches das Aufbringen der Beschichtungslö sung auf
die uniaxial gereckte Folie in dem Folienherstellungsverfahren,
das Recken in Querrichtung der beschichteten Folie nach dem entsprechenden
Trocknungsverfahren oder ohne ein Trocknungsverfahren und das Durchführen der
Wärmebehandlung
umfasst.
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Gemäß diesem Beschichtungsverfahren
kann ein Trocknen der Überzugsschicht
gleichzeitig mit einem Recken bewerkstelligt werden und die Dick
e der Überzugsschicht
kann entsprechend dem Reckverhältnis
verringert werden. Weiterhin ist die Gleichmäßigkeit der Dicke der Überzugsschicht
ausgezeichnet und die Haftung der Folie an der Überzugsschicht ist besonders
fest, wodurch eine Folie hergestellt wird, welche für die Verwendung
als Basisfolie für
einen dielektrischen Kondensator geeignet ist.
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Die Beschichtungszusammensetzung
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann entweder auf eine Seite allein oder auf beide Seiten
der Polyesterfolie aufgebracht werden. In dem Fall, wo eine Beschichtungslösung nur
auf eine Seite aufgebracht wird, kann eine andere Überzugslösung als
die spezifizierte auf die gegenüberliegende
Seite aufgebracht werden, um der Polyesterfolie der vorliegenden
Erfindung zusätzliche
Eigenschaften zu verleihen.
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Die Folie kann einer chemischen Behandlung
oder einer Entladungsbehandlung vor dem Beschichten zur Verbesserung
der Auftragbarkeit und der Hafteigenschaften der Beschichtungszusammensetzung
an der Folie unterzogen werden. Im Hinblick auf die Behandlungseffizienz
und die Einfachheit der Behandlung wird eine Koronabehandlung vorzugsweise
angewandt. Die Koronabehandlung kann nach dem Bilden der Überzugsschicht
zur Verbesserung der Hafteigenschaften etc. der Überzugsschicht der biaxial
gereckten Polyesterfolie der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.
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Bei der Herstellung eines Kondensators
unter Verwendung der Folie gemäß der vorliegenden
Erfindung schließen
Metalle, die für
die Metallisierung einer Kondensatorfolie geeignet sind, Aluminium,
Palladium, Zink, Nickel, Gold, Silber, Kupfer, Indium, Zinn, Chrom,
Titan und dergleichen ein. Unter diesen ist Aluminium am meisten
bevorzugt. Oxide dieser Metalle sind ebenfalls verwendbar.
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Die abgeschiedene Metalldicke liegt
bevorzugt im Bereich von 10 bis 5000 Å. Als Abscheidungsverfahren
wird in der Regel die Vakuumabscheidung angewandt, doch können ebenso
die elektrochemische Beschichtung, das Sputtering und andere Verfahren
ange wandt werden. Abgeschiedenes Metall kann auf beiden Seiten der
Folie vorgesehen werden. Außerdem
kann dieses einer Oberflächenbehandlung
oder anderen Harzbeschichtungsbehandlungen unterworfen werden.
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Zwei oder mehr Bahnen der so hergestellten
metallisierten Polyesterfolie werden aufeinandergeschichtet und
aufgewickelt oder eine Vielzahl der metallisierten Polyesterfolien
wird laminiert zur Herstellung des Kondensatorelements, und letzteres
wird den erforderlichen Behandlungen, wie einem Heißpressen,
einem Taping bzw. Versehen mit Band, einem Metallbesprühen, einer
Befestigung von Führungen,
einer Spannungsbehandlung, einer Endversiegelung etc. gemäß den herkömmlichen
Verfahren zur Herstellung eines Kondensators unterzogen. Die oben
stehende Aufwickelbehandlung schließt eine Aufwickelbehandlung
der auf beiden Seiten metallisierten Folie und der anderen Folie
einschließlich
der Folie gemäß der vorliegenden Erfindung
ein.
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Die Folie gemäß der vorliegenden Erfindung
besitzt die folgenden ausgezeichneten Eigenschaften:
Die TMA-Dehnung
beträgt –2,0 bis
+2,0%, vorzugsweise –1,5
bis +1,5%; die Dichte beträgt
nicht mehr als 1,3990, vorzugsweise nicht weniger als 1,3980, stärker bevorzugt
nicht weniger als 1,3970;
die durchschnittliche Mittellinienrauhigkeit
beträgt
0,005 bis 0,5 μm,
vorzugsweise 0,01 bis 0,3 μm,
stärker
bevorzugt 0,02 bis 0,1 μm;
der
Wassertropfen-Kontaktwinkel beträgt
nicht weniger als 60°,
vorzugsweise nicht weniger als 62°;
der
Young-Modul in Längsrichtung
bei einer gewöhnlichen
Temperatur beträgt
nicht weniger als 4,5 GPa, vorzugsweise nicht weniger als 5,0 GPa;
und
der Young-Modul in Längsrichtung
bei 100°C
beträgt
nicht weniger als 1,0 GPa, vorzugsweise nicht weniger als 1,2 GPa.
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Weiterhin besitzt der Kondensator
gemäß der vorliegenden
Erfindung die folgenden Eigenschaften:
der Prozentsatz der Änderung
der elektrostatischen Kapazität
beträgt –8% bis
+10%, vorzugsweise –5%
bis +8%; und
der Abfall der Wechselstrom-Überschlagsspannung bei 100°C ist sehr
gering, oder die Wechselstrom-Überschlagsspannung
fällt auf
ein gewisses Maß bei
100°C ab,
was aber kein Problem für
die praktische Anwendung bedeutet.
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Die Folie gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt hervorragende Hafteigenschaften an Elektrodenmetallen und,
sie sieht, wenn sie als Dielektrikum eines metallisierten Folienkondensators
verwendet wird, elektrische Eigenschaften von hoher Güte und Beständigkeit
gegenüber
feuchter Wärme
bei dem Kondensator vor und trägt
zu einer Verbesserung seiner Langzeitzuverlässigkeit bei. Somit besitzt
die Folie der vorliegenden Erfindung einen hohen industriellen Wert.
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Beispiele
-
Die vorliegende Erfindung wird weiter
durch die nachstehenden Beispiele erläutert, doch es sollte sich verstehen,
dass diese Beispiele lediglich der Erläuterung dienen sollen und nicht
als eine Einschränkung
des Umfangs der Erfindung auszulegen sind. Die in den Beispielen
angewandten Bewertungsverfahren sind unten stehend beschrieben.
In den Beispielen und Vergleichsbeispielen sind alle "Teile" auf das Gewicht
bezogen, wenn nichts anderes angegeben ist.
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(1) Strukturviskosität von Polymer
[η] (dl/g):
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Ein Gramm Polymer wurde in 100 ml
Mischungslösungsmittel
gelöst
(Phenol/Tetrachlorethan = 50/50 auf Gewichtsbasis). Die Strukturviskosität der Polymerlösung wurde
bei 30°C
gemessen. In der vorliegenden Erfindung kommt die Folie in der Praxis
zum Einsatz, wenn die Strukturviskosität nicht weniger als 0,45 und weniger
als 1,0 beträgt.
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(2) Durchschnittlicher
Durchmesser der Teilchen (μm)
-
Die durchschnittliche Teilchengröße wurde
aus der Teilchengröße des integrierten
Volumens (akkumuliertes Volumen) von 50%, gemessen durch einen Teilchengrößen-Messanalysator vom
Zentrifugenabsetz-Typ (hergestellt von Shimadzu Co. Ltd: SA-CP3)
bestimmt. In der vorliegenden Erfindung werden diese in der Praxis
eingesetzt, wenn der durchschnittliche Durchmesser von Teilchen
0,005 bis 5,0 μm
beträgt.
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(3) Dichte der Folie (g/cm3):
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Die Dichte wurde durch ein Dichtegradient-Röhrenverfahren
unter Verwendung einer gemischten Lösung von n-Heptan und Tetrachlorkohlenstoff
bei 25°C
gemessen. In der vorliegenden Erfindung wird die Folie in der Praxis
eingesetzt, wenn die Dichte nicht mehr als 1,3990 beträgt.
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(4) Foliendicke (μm)
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Das Gewicht von 100 Stücken eines
quadratischen Teilstücks
von 10 cm × 10
cm der Folie wurde gemessen und die Foliendicke wurde aus dem gemessenen
Gewicht mit Hilfe der nachstehenden Gleichung errechnet: Foliendicke (μm)
= (Gesamtgewicht der Folienteilstücke (g) × 104)/(Foliendichte
(g/cm3) × 100 (cm2) × Anzahl der
Folienteilstücke)
-
In der vorliegenden Erfindung wird
die Folie in der Praxis eingesetzt, wenn die Foliendicke 1 bis 21 μm beträgt.
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(5) Wärmeschrumpfspannungseigenschaft
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Die Wärmeschrumpfspannung eines in
Streifenform ausgeschnittenen Probenexemplars (Breite: 1 cm, Länge: 20
cm) wurde durch ein Konstantlast-Dehnungsmessgerät (hergestellt von Intesco
Co, Ltd.) gemessen. Das Probenexemplar wurde auf einen Spanneinrichtungsabstand
(15 cm) eingestellt und die Messung wurde unter einer anfänglichen
Belastung von 25 g/mm2 bei 23°C eingeleitet.
Die Temperatur eines an dem Messgerät befestigten Thermostats wurde
von der Thermostattemperatur von 23°C um 4°C/min erhöht. Die erzeugte Wärmeschrumpfspannung
wird als eine Funktion der Temperatur aufgetragen und die anfängliche
Wärmeschrumpfspannung
pro Querschnittsfläche
wurde anhand der aufgetragenen Kurve bestimmt.
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In der vorliegenden Erfindung wird
die Folie in der Praxis eingesetzt, wenn die Wärmeschrumpfspannung die Formeln
(1) bis (3) erfüllt.
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(6) Durchschnittliche
Mittellinienrauhigkeit (Ra)
-
Die durchschnittliche Mittellinienrauhigkeit
wurde in der folgenden Weise unter Einsatz eines Oberflächenrauhigkeitsmessgeräts SE-3F
(Kosaka Kenkyusho Co, Ltd.) bestimmt. Ein Folienteil mit einer Referenzlänge L (2,5
mm) wurde in Richtung der Mittellinie von einer Profilkurve der
Folie ausgeschnitten, und wenn die Rauhigkeitskurve durch y = f(x)
angegeben ist, wobei die Mittellinie des ausgeschnittenen Folienteils
als x-Achse und die Richtung der Vergrößerung in Längsrichtung als y-Achse aufgetragen
ist, wurde der aus der folgenden Formel sich ergebende Wert als
Mittellinienrauhigkeit (μm)
ausgedrückt.
Was die durchschnittliche Mittellinienrauhigkeit angeht, wurden
10 Profilkurven der Folie aus der Probenfolienoberfläche gewählt, und der
Mittelwert der durchschnittlichen Mittellinienrauhigkeit des ausgeschnittenen
Teils wurde anhand der Schnittkurven als durchschnittliche Mittellinienrauhigkeit
bestimmt. Die Messung erfolgte unter den folgenden Bedingungen:
Radius der Sondenspitze = 2 μm;
Belastung = 30 mg; Cutoff bzw. abgeschnittenes Stück = 0,08 mm. (1/L∫L0 |f(x)dx|
-
In der vorliegenden Erfindung wird
die Folie in der Praxis eingesetzt, wenn die durchschnittliche Mittellinienrauhigkeit
0,005 bis 0,5 μm
beträgt.
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(7) Young-Modul:
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Der Young-Modul des Folienprobenexemplars
(Länge:
300 mm, Breite: 25 mm) wurde durch ein Zugtestgerät (Intesco-Modell
2001, hergestellt von Intesco Co, Ltd.) in einem Testraum bei 23°C unter einer
Feuchtigkeit von 50% RH gemessen.
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Die Folie wurde mit einer Verformungsgeschwindigkeit
von 10%/min gespannt, und es wurde der Young-Modul aus dem Teil
der anfänglichen
Geraden in der Zugfestigkeit/Dehnung-Beziehung durch die folgende
Formel berechnet: E = Δσ/Δεworin E für den Young-Modul
steht, Δσ für die Differenz
zwischen dem Spannungswert an zwei Positionen in der anfänglichen
Geraden in der Zugfestigkeit/Dehnung-Beziehung steht und der Spannungswert
pro Querschnittsflächeneinheit
aus der durchschnittlichen Querschnittsfläche des Probenexemplars vor
der Messung der Spannungskraft berechnet wird, und Δε für die Differenz
zwischen Spannungswerten an den gleichen zwei Positionen steht.
Die Foliendicke, die bei der Bestimmung der durchschnittlichen Querschnittsfläche verwendet
wird, wurde durch das Gewichtsverfahren bestimmt, das heißt, die
Foliendicke wurde aus dem Gesamtgewicht der 100 Stücke (10
cm × 10
cm eines quadratischen Folienausschnitts) und der Foliendichte berechnet. In
der vorliegenden Erfindung wird die Folie in der Praxis eingesetzt,
wenn die Young-Module bei einer gewöhnlichen Temperatur und 100°C nicht weniger
als 4,5 GPa, respektive nicht weniger als 1,0 GPa betragen.
-
(8) Wassertropfen-Kontaktwinkel
-
Der Kontaktwinkel zwischen einem
Tropen destillierten Wassers und der Probenfolie wurde durch ein Kontaktwinkel-Messgerät CA-DT-A
(Kyowa Kaimen Kagaku Co, Ltd.) unter einer Atmosphäre von 23°C und 50%
RH gemessen. Der Wassertropfenkontaktwinkel wurde an zwei Punkten
(links und rechts) für
jeweils 3 Proben gemessen und es wurde der Durchschnittswert der
6 Messungen als Kontaktwinkel angegeben. Der Wassertropfen hatte
einen Durchmesser von 2 mm, und der 1 Minute nach Auftropfen erhaltene
Wert wurde abgelesen. In der vorliegenden Erfindung wird die Folie
in der Praxis eingesetzt, wenn der Wassertropfen-Kontaktwinkel nicht
weniger als 60° beträgt.
-
(9) Überschlagsspannungseigenschaft:
-
Die Überschlagsspannung wurde gemäß JIS C-2319
gemessen. Das heißt,
die Spannung wurde mit einer Rate von 100 V/s bei 23°C unter 50%
RH mit Hilfe eines 10-kV-Gleichstrom-Durchschlag-Testgeräts erhöht. Die
Spannung, bei welcher ein Durchschlag und Kurzschluss auftreten,
wurde gemessen. In der vorliegenden Erfindung wird die Folie in
der Praxis eingesetzt, wenn der Abfall der Gleichstrom-Überschlagsspannung
nicht gering genug ist oder nahezu null ist.
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(10) Prozentsatz der dimensionalen Änderung
(TMA-Dehnung)
-
Eine 5 mm breite Probenfolie mit
einer Messlänge
von 15 mm bei einer an diese angelegten Belastung von etwa 80 g/mm2 wurde mit einer Rate von 10°C/min von
gewöhnlicher
Temperatur erwärmt
und der Prozentsatz der dimensionalen Änderung nach Erreichen von
200°C wurde
mit Hilfe eines thermomechanischen Analysators (TMA) TM-7000 (Shinku
Riko Co, Ltd.) gemessen. Die Dehnung wurde als positiv und die Schrumpfung
als negativ angegeben. In der vorliegenden Erfindung wird die Folie
in der Praxis eingesetzt, wenn der Prozentsatz der dimensionalen Änderung –2,0% bis
+2,0% beträgt.
-
(11) Bewertung der elektrischen
Eigenschaften eines Kondensators
-
Der Kondensator wurde wie folgt hergestellt,
und es wurden dessen Wechselstrom-Überschlagsspannung,
die Änderung
des dielektrischen Verlusts und die Änderung der elektrostatischen
Kapazität
gemessen.
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Herstellung eines Kondensators
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Unter Verwendung eines Metallabscheiders
vom Widerstands-Erwärmungs-Typ,
wobei der Druck in der Vakuumkammer auf nicht mehr als 10–4 torr
herabgesetzt wurde, wurde Aluminium auf der Folienoberfläche in einer
Dicke von 450 Å abgeschieden.
Die Abscheidung erfolgte in einem Streifenmuster mit Randabständen in
Richtung der Länge
der Folie (Wiederholung von 8 mm breiten abgeschiedenen Bereichen
und 1 mm breiten Randabständen).
-
Die so erhaltene abgeschiedene Folie
wurde in Streifenform zu einem 4,5 mm breiten Band mit 0,5 mm breiten
Randabständen
auf dem linken und rechten Rand zurechtgeschnitten. Zwei abgeschiedene
Folien, eine mit Randabständen
auf dem linken Rand und die andere mit Randabständen auf dem rechten Rand,
wurden zusammengelegt und aufgerollt, um eine Rolle der Folie zu
erhalten. In diesem Fall wurden zwei Folien aufgerollt, die in ihrer
Position zueinander verschoben waren, so dass der abgeschiedene
Bereich jeder Folie in einer Länge
von 0,5 mm in Richtung der Breite herausragte. Diese Rolle der Folie
wurde unter einem Druck von 50 kg/cm2 bei
140°C 5
Minuten lang gepresst. Beide Stirnflächen der gepressten Rolle wurden
Metallicon unterzogen, und nach einem Anbringen von Bleidrähten wird
eine harzimprägnierte
Schicht gebildet durch Imprägnieren
mit einem flüssigen
Bisphenol-A-Epoxyharz und anschließendes Umhüllen mit einem Überzug mit einer
Mindestdicke von 0,5 mm, der durch Heißschmelzen eines pulvrigen
Epoxyharzes gebildet wird, wodurch ein Folienkondensator mit einer
elektrostatischen Kapazität
von 0,1 μF
hergestellt wird.
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Bestimmung
der Änderung
der elektrostatischen Kapazität
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Der in der oben stehend beschriebenen
Weise erhaltene Kondensator wurde in einer Temperatur von 60°C und bei
einer Feuchtigkeit 95% RH 1000 Stunden lang (Beispiele 1 bis 5 und
Vergleichsbeispiele 1 bis 4) oder einer Temperatur von 85°C und einer
Feuchtigkeit von 85% RH 500 Stunden lang (Beispiele 6 bis 10 und
Vergleichsbeispiele 5 bis 11) belassen, wobei eines Gleichspannung
von 60 V/μm über Elektroden
angelegt wurde, und der Prozentsatz der Änderung der elektrostatischen
Kapazität
wurde mit der anfänglichen
elektrostatischen Kapazität
als Referenz bestimmt. Das heißt,
die anfängliche
elektrostatische Kapazität
wurde von der elektrostatischen Kapazität nach einem Stehen lassen
während
eines Zeitraums von 1000 Stunden oder 500 Stunden abgeleitet und
der erhaltene Wert wurde durch die anfängliche elektrostatische Kapazität geteilt und
als Prozentsatz ausgewiesen. In der vorliegenden Erfindung wird
der Kondensator in der Praxis eingesetzt, wenn die Änderung
der elektrostatischen Kapazität –8% bis
+10% beträgt.
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Änderung
des dielektrischen Verlusts
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Nachdem ein ungebrauchter Kondensator
bei 150°C
24 Stunden lang stehen gelassen wurde, wurde die dielektrische Verlusteigenschaft
vor und nach dem Stehen lassen verglichen. Der dielektrische Verlust
wurde in einem Intervall von 2°C
im Bereich von Raumtemperatur bis 160°C bei einer Frequenz von 1 kHz
gemessen. Danach wurde mit Hilfe der Temperatur, bei welcher der
dielektrische Verlust plötzlich
anstieg und der maximale Wert innerhalb eines Bereichs von 100 bis
160°C ausgewiesen
wurde, die Eigenschaft des dielektrischen Verlusts auf Basis der
folgenden Kriterien bewertet. Die Messungen des dielektrischen Verlusts
erfolgten 10 Mal.
| Bewertungsstufe
A: | Die
dielektrische Verlusteigenschaft ist nach einem Stehen lassen bei
150°C nahezu
unverändert. |
| Bewertungsstufe
B: | Der
dielektrische Verlust nimmt leicht zu oder die Temperatur des plötzlichen
Anstiegs wird niedrig. |
| Bewertungsstufe
C: | Die
Veränderung
des dielektrischen Verlusts ist bemerkenswert hoch oder der Wert
schwankt stark. |
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In der vorliegenden Erfindung wird
der Kondensator in der Praxis eingesetzt, wenn die Änderung
des dielektrischen Verlusts mit der Bewertungsstufe A oder B bewertet
wird.
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Wechselstrom-Überschlagsspannung
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Eine Wechselspannung von 1 kHz wurde über Elektroden
des oben stehenden Kondensators angelegt und die Zeit (t), die bis
zum Auftreten des Versagens der Isolierung verstrich, wurde gemessen.
Die gleiche Messung wurde durch Verändern der angelegten Spannung
(V) durchgeführt.
Die Beziehung zwischen V und t wurde aufgetragen, und die angelegte
Spannung bei t = 15 h wurde als Wechselstrom-Überschlagsspannung ausgedrückt. Der
Wert einer derartigen Wechselstrom-Überschlagsspannung bei 100°C und derjenige
bei 25°C
wurden verglichen und es erfolgten Bewertungengemäß den folgenden
Kriterien:
| Bewertungsstufe
A: | Der
Abfall der Wechselstrom-Überschlagspannung
ist unbedeutend gering selbst bei 100°C. Gute Qualität. |
| Bewertungsstufe
B: | Die
Wechselstrom-Überschlagsspannung
fällt bei 100°C etwas,
doch gibt es keine Probleme für
die praktische Verwendung. |
| Bewertungsstufe
C: | Der
Abfall der Wechselstrom-Überschlagsspannung bei
100°C ist übermäßig hoch,
und der Kondensator kann in der praktischen Anwendung nicht bestehen. |
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In der vorliegenden Erfindung wird
der Kondensator in der Praxis eingesetzt, wenn die Änderung
des dielektrischen Verlusts mit der Bewertungsstufe A oder B bewertet
wird.
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Beispiel 1
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Herstellung
von Polyurethan für
eine Überzugsschicht
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Polyester-Polyol wurde aus 650 Teilen
Terephthalsäure,
650 Teilen Isophthalsäure,
480 Teilen 1,4-Butandiol und 450 Teilen Neopentylglykol als Ausgangsmaterialien
hergestellt. Dem Polyester-Polyol wurden 320 Teile Adipinsäure und
270 Teile Dimethylolpropionsäure
hinzugefügt
unter Erhalt von Carboxylgruppen enthaltendem Polyester-Polyol.
Zu 1880 Teilen des erhaltenen Polyester-Polyols wurden 160 Teile
Tolylendiisocyanat hinzugegeben, um eine aromatische Polyester-Polyurethan-Lösung zuzubereiten.
Die erhaltene aromatische Polyester-Polyurethan-Lösung wurde
in wässrige
Ammoniaklösung
geschüttet
und das in den Materialien enthaltene Lösungsmittel wurde entfernt,
wodurch eine wasserdispergierte aromatische Polyester-Polyurethan-Lösung (A)
erhalten wurde.
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Herstellung von Polyester
für die
Folie
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Dem Reaktor wurden 100 Teile Dimethylterephthalat,
60 Teile Ethylenglykol und 0,09 Teile Essigsäurecalciumsalzmonohydrat zugegeben
und erwärmt,
um die Ester-Austauschreaktion
unter Entfernen von Methanol durchzuführen. Die Reaktionstemperatur
wurde auf 230°C
für 4 Stunden
erhöht
und die Ester-Austauschreaktion wurde im Wesentlichen abgeschlossen.
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Danach wurden 0,3 Teile Silicateilchen
mit einer Teilchengröße von 1,2 μm der oben
stehenden Reaktionslösung
als Ethylenglykol-Aufschlämmung
zugegeben. Nach dem Hinzufügen
der Aufschlämmung
wurden weiter 0,06 Teile Phosphorsäure und Diantimontrioxid zugegeben,
der Druck des Reaktionssystems wurde allmählich verringert, die Temperatur
des Reaktionssystems wurde allmählich
erhöht
und die Kondensationsreaktion wurde 4 Stunden lang durchgeführt, um
Polyester (A) mit einer Strukturviskosität von 0,65 zu erhalten.
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Herstellung von Polyesterfolie
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Polyester (A) wurde auf dem üblichen
Wege getrocknet, einem Extruder zugeführt, bei 290°C geschmolzen,
in Bahn- bzw. Blattform extrudiert und auf einer Kühlwalze
durch Anwendung des elektrostatischen Kontaktverfahrens gekühlt unter
Erhalt einer nicht-orientierten
Bahn. Die erhaltene Bahn wurde 2,9-fach in Längsrichtung bei 84°C mit Hilfe
eines Walzenreckverfahrens und weiter 1,25-fach bei 72°C gereckt
unter Erhalt einer uniaxial orientierten Folie.
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Das oben stehende wasserdispergierte
Polyurethancopolymer wurde auf die beiden Oberflächen der erhaltenen uniaxial
orientierten Folie beschichtet. Im Anschluss wurde die beschichtete
Folie 4,1-fach in Querrichtung bei 110°C durch einen Spannrahmen gereckt
und einer Wärmebehandlung
bei 230°C
während
der Wärmeentspannungsbehandlung
von 8% in Querrichtung unterzogen, um eine biaxial orientierte Folie
mit einer Dicke der Überzugsschicht
von 0,05 μm
und einer Gesamtdicke der Folie von 5,0 μm zu erhalten. Die Tabelle 1
zeigt die Eigenschaften und Charakteristika der erhaltenen Folie
und des aus der Folie hergestellten metallisierten Folienkondensators.
Wie in Tabelle 1 zu sehen ist, wies der Kondensator gemäß der vorliegenden
Erfindung eine ausgezeichnete Überschlagsspannungseigenschaft,
eine geringe Veränderung
der elektrostatischen Kapazität
und eine Langzeitstabilität
gegenüber
feuchter Wärme
auf.
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Vergleichsbeispiel 1
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Die gleiche Verfahrensweise wie in
Beispiel 1 wurde durchgeführt,
mit der Ausnahme, dass keine Beschichtungslösung aufgebracht wurde, um
eine Polyesterfolie zu erhalten. Die Eigenschaften und Charakteristika
der erhaltenen Folie und des metallisierten Folienkondensators wurden
in Tabelle 1 aufgeführt.
Der aus der Folie hergestellte Kondensator war demjenigen von Beispiel
1 bezüglich
der Langzeitstabilität
gegenüber feuchter
Wärme unterlegen.
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Beispiel 2
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Ein wasserdispergiertes aliphatisches
Polyester-Polyurethan (B) wurde durch die gleiche Verfahrensweise
wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass 4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat
an Stelle von Tolylendiisocyanat verwendet wurde, das in dem Herstellungsverfahren
von Polyester-Polyurethan für
die Beschichtungszusammensetzung verwendet wird.
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Die Folie wurde durch dieselbe Verfahrensweise
wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Mischung
des aromatischen Polyester-Polyurethans und des aliphatischen Polyester-Polyurethans
(60/40 auf Gewichtsbasis) als Beschichtungszusammensetzung verwendet
wurde und die Wärmeentspannungsbehandlung
von 10% in dem Wärmebehandlungsverfahren
bei der Folienbildung durchgeführt
wurde. Die Eigenschaften und Charakteristika der erhaltenen Folie
und des aus der Folie hergestellten metallisierten Folienkondensators
wurden in Tabelle 1 aufgeführt.
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Beispiel 3
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Das Polyestercopolymerharz als Beschichtungszusammensetzung
wurde wie folgt hergestellt.
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Einer Mischung von 30 Teilen Dimethylterephthalat,
70 Teilen Dimethylisophthalat, 15 Teilen Dimethylsebacat, 6 Teilen
Natriumsalz von Dimethyl-5-sulfoisophthalat und 80 Teilen Ethylenglykol
als Ausgangsmaterialien wurden 0,04 Teile Manganacetattetrahydrat
zugegeben. Danach wurde die Reaktionsmischung erwärmt und
es wurde eine Ester-Austauschreaktion
durchgeführt
unter Entfernung von Methanol. Die Reaktionstemperatur wurde auf
230°C für 3 Stunden
erhöht
und die Ester-Austauschreaktion wurde im Wesentlichen abgeschlossen.
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Der Reaktionsmischung wurden 0,01
Teile Phosphorsäure
zugegeben und weiterhin wurden 0,04 Teile Diantimontrioxid zugegeben.
Danach wurde die Polykondensationsreaktion 4 Stunden lang durchgeführt, um ein
Polyestercopolymer mit einer Strukturviskosität von 0,50 zu erhalten. Als
Nächstes
wurden 20 Teile des erhaltenen Polyestercopolymers in 80 Teilen
Tetrahydrofuran gelöst.
Der zubereiteten Lösung
wurden 180 Teile Wasser unter Umrühren mit hoher Geschwindigkeit
zugegeben. Die Mischung wurde erwärmt, und Tetrahydrofuran wurde
entfernt, um ein wasserdispergiertes Polyestercopolymer (C) zu erhalten.
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Das erhaltene wasserdispergierte
Polyestercopolymer (C) wurde mit dem in Beispiel 1 hergestellten wasserdispergierten
Polyester-Polyurethan (A) vermischt. Das Mischverhältnis von
Polyester/aromatischem Polyester-Polyurethan als Festsubstanz war
10 Teile/80 Teile. Der sich ergebenden Mischung wurden 10 Teile Triethylenglykoldiglycidylether
als Vernetzungsmittel zugegeben, um die Beschichtungszusammensetzung herzustellen.
Die gleiche Verfahrensweise wie in Beispiel 1 wurde durchgeführt, mit
der Ausnahme, dass die oben stehend hergestellte Beschichtungszusammensetzung
verwendet wurde und eine Wärmeentspannungsbehandlung
von 10% in dem Wärmebehandlungsverfahren
bei der Folienbildung durchgeführt
wurde, wodurch eine Folie mit einer Überzugsschichtdicke von 0,05 μm und einer
Gesamtfoliendicke von 5,0 μm
erhalten wurde. Die Eigenschaften und Charakteristika der erhaltenen
Folie und des metallisierten Folienkondensators wurden in Tabelle
1 aufgeführt.
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Beispiel 4
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Die gleiche Verfahrensweise wie in
Beispiel 1 wurde angewandt, mit der Ausnahme, dass die in Beispiel
2 verwendete Beschichtungszusammensetzung verwendet wurde, die Wärmeentspannungsbehandlung von
10% in dem Wärmebehandlungsverfahren
bei der Folienbildung durchgeführt
wurde und die Temperatur der Wärmebehandlung
210°C betrug,
wodurch eine Folie mit einer Überzugsschichtdicke
von 0,04 μm
und einer Gesamtfoliendicke von 5,0 μm erhalten wurde. Die Eigenschaften
und Charakteristika der erhaltenen Folie und des metallisierten
Folienkondensators wurden in Tabelle 1 aufgeführt.
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Vergleichsbeispiel 2
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Die gleiche Verfahrensweise wie in
Beispiel 1 wurde durchgeführt,
mit der Ausnahme, dass eine Wärmeentspannungsbehandlung
von 3% in dem Wärmebehandlungsverfahren
bei der Folienbildung durchgeführt wurde,
um eine Folie mit einer Überzugsschichtdicke
von 0,04 μm
und einer Gesamtfoliendicke von 5,0 μm zu erhalten. Die Eigenschaften
und Charakteristika der erhaltenen Folie und des metallisierten
Folienkondensators wurden in Tabelle 1 aufgeführt. Wie in Tabelle 1 zu sehen
ist, war der erhaltene Kondensator gegenüber denjenigen in den Beispielen
bezüglich
der Überschlagsspannung
unterlegen.
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Vergleichsbeispiel 3
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Die gleiche Verfahrensweise wie in
Beispiel 1 wurde durchgeführt,
mit der Ausnahme, dass die Wärmeentspannungsbehandlung
in dem Wärmebehandlungsverfahren
bei der Folienbildung nicht durchgeführt wurde, um eine Folie mit
einer Überzugsschichtdicke
von 0,04 μm
und einer Gesamtfoliendicke von 5,0 μm zu erhalten. Die Eigenschaften
und Cha rakteristika der erhaltenen Folie und des metallisierten
Folienkondensators wurden in Tabelle 1 aufgeführt. Wie in Tabelle 1 zu sehen
ist, war der erhaltene Kondensator gegenüber denjenigen in den Beispielen
bezüglich
der Überschlagsspannung
unterlegen.
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Beispiel 5
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Es wurde die gleiche Verfahrensweise
wie in Beispiel 1 angewandt, mit der Ausnahme, dass die in Beispiel
2 verwendete Beschichtungszusammensetzung verwendet wurde, eine
Wärmeentspannungsbehandlung
von 3% in dem Wärmebehandlungsverfahren
bei der Folienbildung durchgeführt
wurde, um eine Folie zu erhalten. Im Anschluss wurde die Folie einer "Wärmeflottierungsbehandlung" unter Blasen von
Luft von 200°C auf
beide Oberflächen
der Folie für
5 Sekunden unter einer Betriebsspannung von 1 kg/cm2 in
Längsrichtung und
ohne Spannung in Richtung der Breite unterzogen, danach auf nicht
mehr als 70°C
abgekühlt
und aufgewickelt, wodurch eine Folie mit einer Überzugsschichtdicke von 0,04 μm und einer
Gesamtfoliendicke von 5,0 μm
erhalten wurde. Die erhaltenen Folieneigenschaften und die Eigenschaften
des metallisierten Folienkondensators wurden in Tabelle 1 aufgeführt.
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Vergleichsbeispiel 4
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Die gleiche Verfahrensweise wie in
Beispiel 1 wurde durchgeführt,
mit der Ausnahme, dass die Temperatur der Wärmebehandlung 242°C war, die
Wärmeentspannungsbehandlung
in dem Wärmebehandlungsverfahren
bei der Folienbildung nicht durchgeführt wurde und eine Entspannung
von 4% in einer schrittweise abkühlenden
Zone in dem nachfolgenden Schritt durchgeführt wurde, um eine Folie mit
einer Überzugsschichtdicke
von 0,04 μm
und einer Gesamtfoliendicke von 5,0 μm zu erhalten. Die Eigenschaften
und Charakteristika der erhaltenen Folie und des metallisierten
Folienkondensators wurden in Tabelle 1 aufgeführt.
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Beispiel 6
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Herstellung
von Polyesterfolie
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Polyethylenterephthalat mit einer
Strukturviskosität
von 0,66 und welches 0,3% Silica-Teilchen
mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 1,2 μm enthält, wurde
bei 290°C
gemäß dem herkömmlichen
Verfahren zur Bildung einer amorphen Bahn schmelzextrudiert. Diese
Bahn wurde 4,2-fach in Längsrichtung
bei 90°C
gereckt, und danach wurde eine Beschichtungslösung der Zusammensetzung (Feststoffgewicht)
wie in Tabelle 2 gezeigt unter Verwendung von Wasser als Medium
auf beide Seiten der erhaltenen Folie aufgebracht. Die beschichtete
Folie wurde 3,9-fach in Querrichtung bei 110°C gereckt und bei 215°C wärmebehandelt
unter Erhalt einer biaxial gereckten Polyesterfolie mit einer Überzugsdicke
von 0,05 μm
und einer Polyesterfoliengesamtdicke von 4 μm. Diese biaxial orientierte
Folie wurde ohne Einschränkungen
bezüglich
der Breitenrichtung einer Wärmeflottierungsbehandlung
unterworfen, das heißt,
die Folie wurde, während
sie mit 200°C
heißer
Luft flottiert wurde, unter einer Betriebsspannung von 0,5 kg/cm2 für
4,5 Sekunden behandelt, danach auf unter 70°C gekühlt und aufgewickelt.
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Was den Gehalt an alkalischem Metall
bzw. Alkalimetall in der Beschichtungslösung angeht, betrug der Na-Gehalt
5,0 ppm und der K-Gehalt war 1,8 ppm, berechnet als Feststoffgehalt,
wobei andere alkalische Metalle unterhalb der Nachweisgrenze lagen.
Der Wassertropfen-Kontaktwinkel der Überzugsschicht war 63°, und die
durchschnittliche Mittellinienrauhigkeit (Ra) war 0,025 μm.
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Der unter Verwendung der oben stehenden
Folie hergestellte metallisierte Folienkondensator wies eine hervorragende
dielektrische Festigkeit und Beständigkeit gegenüber feuchter
Wärme auf,
wie in Tabelle 3 zu ersehen ist.
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Die Resultate der anderen unten stehend
beschriebenen Beispiele und Vergleichsbeispiele sind ebenfalls in
Tabelle 3 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel 5
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Es wurde die gleiche Verfahrensweise
wie in Beispiel 1 durchgeführt,
mit der Ausnahme, dass keine Beschichtungslösung aufgebracht wurde für den Erhalt
einer Polyesterfolie.
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Vergleichsbeispiel 6
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Es wurde die gleiche Verfahrensweise
wie in Beispiel 6 durchgeführt,
mit der Ausnahme, dass keine Wärmebehandlung
vom Flottierungs-Typ durchgeführt
wurde für
den Erhalt einer Polyesterfolie.
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Beispiele 7–10 und
Vergleichsbeispiele 7–10
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Es wurden die gleichen Verfahrensweisen
wie in Beispiel 6 durchgeführt,
mit der Ausnahme, dass die Bedingungen der Wärmebehandlung vom Flottierungs-Typ
wie in Tabelle 2 gezeigt verändert
wurden für
den Erhalt von Polyesterfolien.
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Tabelle
3: Bewertung der Eigenschaften
