ES2313945T3

ES2313945T3 - Pelicula de poliester para un condensador resistente al calor, pelicula metalizada a base de la misma, y condensador resistente al calor que contiene la misma.

Info

Publication number: ES2313945T3
Application number: ES01904411T
Authority: ES
Inventors: Tetsuya Tsunekawa; Masayoshi Asakura; Tetsuya Yamagata
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2009-03-16
Anticipated expiration: 2021-02-14
Also published as: KR20020005722A; ATE411608T1; US6974620B1; EP1197976A1; WO2001065575A1; KR100692277B1; TW487938B; CN1193387C; JP2001319825A; EP1197976A4; DE60136145D1; CN1366685A; EP1197976B1

Abstract

Película de poliéster orientada biaxialmente para su utilización en un condensador, que tiene una elevada resistencia al calor, que comprende un poliéster (A) como componente principal y una poliimida (B), y que tiene una temperatura de transición vítrea en el intervalo de 105ºC a 145ºC y un alargamiento de rotura en la dirección de la máquina del 70% al 150%.

Description

Película de poliéster para un condensador resistente al calor, película metalizada a base de la misma, y condensador resistente al calor que contiene la misma.

Sector técnico

La presente invención se refiere a una película de poliéster adecuada para un condensador que tiene una elevada resistencia al calor. Más particularmente, la presente invención se refiere a una película de poliéster para su utilización en un condensador resistente al calor que tiene una resistencia de volumen de aislamiento y un voltaje de rotura del aislamiento excelentes, incluso a una temperatura ambiente elevada, y se refiere también a una película metalizada obtenida a partir de dicha película de poliéster, y también a un condensador con una elevada resistencia al calor obtenido a partir de dicha película metalizada y el cual tiene una vida de carga superior a una temperatura ambiente elevada.

Antecedentes de la técnica

Hasta el momento, un tipo de condensador ha encontrado una gran variedad de aplicaciones, en cuyo tipo el condensador tiene una capa dieléctrica formada de una película de poliéster orientada biaxialmente y una capa de metal depositado dispuesta como electrodo en la superficie de la primera capa. En los últimos años, también se han hecho públicos otros desarrollos tecnológicos en los cuales el poliéster se utiliza como componente principal y se mezcla con una serie de distintos poliésteres o policarbonatos para ampliar el intervalo de temperaturas de trabajo hasta temperaturas elevadas adecuadas para dicho condensador. La Publicación de la Solicitud de Patente Examinada japonesa No. 7-21070, por ejemplo, da a conocer una película para la utilización en un condensador que comprende una mezcla de diferentes variedades de poliéster.

Para su utilización como dieléctrico en un condensador, una película de poliéster normalmente se arrolla junto con una lámina metálica, o en forma de película metalizada obtenida mediante la formación previa de una capa metálica sobre una superficie de la película de poliéster, o se superpone una película de poliéster sobre otra, de modo que se consigue una forma compacta. A continuación, el elemento condensador resultante se somete, sucesivamente, a prensado, proceso de los electrodos, encapsulamiento en resina y colocación en una envolvente. En general, el elemento se trata con calor a una temperatura constante para estabilizar sus propiedades eléctricas (principalmente la capacidad).

Una película de poliéster de este tipo, cuando se utiliza como dieléctrico en un condensador, es sometida a una serie de tensiones térmicas y mecánicas antes de que el condensador se complete. Por estos motivos, el condensador a menudo se acaba con propiedades inferiores que las que se espera que acumule a partir de la resistencia de aislamiento y del voltaje de rotura del aislamiento retenidas de forma inherente en la película de poliéster. Obviamente, una película de poliéster con un comportamiento bajo hace que un condensador tenga propiedades de condensador inferiores. Cuando tiene lugar un fallo o rotura (debido a una reducida vida en carga) mientras un producto de condensador se está utilizando realmente en un ambiente de trabajo después de su montaje en el equipo asociado, se presenta un serio problema en términos de seguridad del equipo.

Hasta ahora se han realizado intentos para abordar los problemas anteriores a la luz de la investigación dirigida hacia la resistencia, extensión y rugosidad superficial de una película, o hacia las condiciones de prensado y tratamiento con calor utilizadas en la producción de un condensador. En la Publicación de la Solicitud de Patente No Examinada japonesa No. 53-64753, por ejemplo, se da conocer una película de poliéster superior para la utilización en un condensador, en la cual se especifican la resistencia de la película en la dirección de la máquina y el número de protuberancias en la superficie de la película.

Sin embargo, las películas de poliéster convencionales tienen una temperatura de transición vítrea alrededor de los 100ºC. Cuando una película de poliéster de este tipo se utiliza como dieléctrico en un condensador, tiende a reducir considerablemente su voltaje de rotura del aislamiento a 90ºC o inferior, haciendo que el condensador resultante se rompa fácilmente. La película tipo convencional sólo debe utilizarse en el intervalo de temperaturas de 90ºC o inferior, pero es básicamente ineficaz en cuanto a comportamiento de la película. Además, la película formada a partir de una mezcla de variedades de poliéster tiene una resistencia al calor superior, tal como se ha descrito en los antecedentes de la técnica anteriores, pero es desventajosa, en cuanto a que es menos probable que cristalice debido al intercambio de éster y, por lo tanto, tiene una estabilidad dimensional baja y una formación de película inestable. Es difícil garantizar la aplicación práctica de esta película y es conducente a propiedades inferiores, tal como voltaje de rotura del aislamiento y similares.

Un objetivo de la presente invención es eliminar los inconvenientes anteriores de las películas de poliéster convencionales, aportando una película de poliéster para la utilización en un condensador resistente al calor que tiene unas propiedades eléctricas excelentes (tales como resistencia de volumen de aislamiento, voltaje de rotura del aislamiento y similares), incluso a temperaturas ambiente elevadas de 90ºC o superiores; una película metalizada obtenida a partir de dicha película de poliéster; y un condensador de película con una elevada resistencia al calor que utiliza una película metalizada de este tipo y que tiene una vida de carga superior a una temperatura ambiente elevada.

Descripción de la invención

La presente invención se ha conseguido como resultado de la investigación profunda que se ha llevado a cabo sobre los problemas anteriores. La película de poliéster de la presente invención para la utilización en un condensador resistente al calor representa una película de poliéster orientada biaxialmente que comprende un poliéster (A) y una poliimida (B) y tiene una temperatura de transición vítrea de 105ºC a 145ºC y un alargamiento de rotura en la dirección de la máquina del 70% al 150%.

En una realización preferente de la película de poliéster según la presente invención, la rugosidad superficial (Ra) es de 10 nm a 140 nm, el poliéster (A) es un poliéster que comprende principalmente tereftalato de etileno, la poliimida (B) es una poliéter imida, la temperatura de inicio "onset temperature" de la pérdida dieléctrica (tan \delta) es de 85ºC a 120ºC, la resistencia de volumen de aislamiento (IR) a 125ºC es 1,0 x 10^{14} \Omega\cdotcm hasta 5,0 x 10^{16} \Omega\cdotcm, el contenido de la poliimida (B) es del 5 al 30% en peso, en base al peso total de esa película, y la contracción térmica en la dirección de la máquina después de un intervalo de 30 minutos a 150ºC es del 2,5% o inferior.

Además, la película metalizada de la presente invención se obtiene mediante la formación de una capa metálica, por depósito o similar, como mínimo, sobre una superficie de la película de poliéster mencionada anteriormente para la utilización en un condensador resistente al calor. Además, el condensador de película con resistencia al calor según la presente invención se produce utilizando dicha película metalizada para la utilización en un condensador resistente al calor.

Mejor modo de llevar a cabo la invención

La película de poliéster de la presente invención para la utilización en un condensador resistente al calor comprende un poliéster (A) y una poliimida (B).

El poliéster (A) añadido para constituir la película de poliéster de la presente invención para la utilización en un condensador resistente al calor es un poliéster constituido para contener, como componentes principales, un ácido dicarboxílico aromático, un ácido dicarboxílico alicíclico o un ácido dicarboxílico alifático y un diol. Entre los componentes del ácido dicarboxílico aromático se incluyen, por ejemplo, ácido tereftálico, ácido isoftálico, ácido ftálico, ácido 1,4-naftalenodicarboxílico, ácido 1,5-naftaleno-dicarboxílico, ácido 2,6-naftalenodicarboxílico, ácido benzofenonadicarboxílico, ácido 4,4'-difenildicarboxílico, ácido 3,3'-difenildicarboxílico, ácido 4,4'-difenileterdicarboxílico, ácido 4,4'-difenilsulfonadicarboxílico y similares. De estos componentes, son preferentes el ácido tereftálico y el ácido 2,6-naftaleno-dicarboxílico. Entre los componentes del ácido dicarboxílico alicíclico se incluyen, por ejemplo, ácido hexahidrotereftálico, ácido 1,3-adamantanodicarboxílico, ácido ciclohexanodicarboxílico y similares. Entre los componentes del ácido dicarboxílico alifático se incluyen, por ejemplo, ácido adípico, ácido succínico, ácido azelaico, ácido subérico, ácido sebácico, ácido dodecanodioico y similares. Los componentes enumerados anteriormente se pueden utilizar solos o en combinación con dos o más. Además, se puede copolimerizar un oxiácido, tal como ácido hidroxietoxisuccínico o similar en una cantidad pequeña. Por otra parte, entre los componentes del diol se incluyen, por ejemplo, dioles aromáticos, tales como clorohidroquinona, metilhidroquinona, 4,4'-dihidroxibifenilo, 4,4'-dihidroxi-difenil sulfona, sulfuro de 4,4'-dihidroxidifenilo, 4,4'-dihidroxibenzofenona, p-xileno glicol y similares, etilen glicol, 1,2-propanodiol, 1,3-propanodiol, neopentil glicol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol, 1,2-ciclohexanodimetanol, 1,3-ciclohexano-dimetanol, 1,4-ciclohexanodimetanol, dietilen glicol, trietilen glicol, polialquilen glicol, 2,2'-bis(4'-\beta-hidroxietoxifenil)propano y similares. De entre los componentes de diol enumerados, se seleccionan preferentemente etilen glicol, 1,4-butanodiol, 1,4-ciclohexanodimetanol y dietilen glicol. El etilen glicol es particularmente preferente. Estos componentes se pueden utilizar solos o en combinación. Además el poliéster según la presente invención puede tener un compuesto poli o monofuncional copolimerizado en un grado tal que el polímero resultante tenga una estructura sustancialmente lineal. Entre los compuestos funcionales se incluyen el ácido trimelítico, ácido piromelítico, glicerol, pentaeritritol, ácido 2,4-dioxisuccínico, lauril alcohol, ácido fenilisociánico y similares. Además de los componentes de glicol, se puede copolimerizar adicionalmente un ácido hidroxi-carboxílico aromático, tal como ácido p-hidroxisuccínico, ácido m-hidroxi-succínico o ácido 2,6-hidroxinaftoico, o p-aminofenol o ácido p-aminosuccínico, pero en una cantidad tan pequeña que el objetivo de la presente invención no resulte afectado de forma adversa.

Con el fin de conseguir los resultados de la presente invención, es preferente un poliéster que contiene una unidad de etilen tereftalato, o etilen-2,6-naftalato como componente principal. Es particularmente preferente un poliéster compuesto principalmente de una unidad de etilen tereftalato, por ejemplo, polietilen tereftalato (PET), o un copolímero o una modificación compuesta principalmente de este último polímero. El término poliéster compuesto principalmente de una unidad de etilen tereftalato utilizado en la presente invención se refiere a un poliéster construido para contener una unidad de etilen tereftalato en una cantidad, como mínimo, del 70% molar o superior. En la presente invención el poliéster puede tener un componente de ácido copolimerizado en una cantidad pequeña, cuyo componente incluye los diferentes al ácido tereftálico. Como componente copolimérico también se puede añadir un componente de glicol diferente al etilen glicol. Entre los ejemplos del componente ácido diferente al ácido tereftálico se pueden mencionar ácido isoftálico, ácido naftalenodicarboxílico, ácido adípico y ácido sebácido. Como componente de glicol diferente al etilen glicol son preferentes trimetilen glicol, dietilen glicol tetrametilen glicol y ciclo-hexanodimetanol. Un material de base para el poliéster (A) para utilizarse en la presente invención tiene una viscosidad inherente, preferentemente, de 0,55 a 2,0 dl/g, más preferentemente, de 0,6 a 1,4 dl/g, y la más preferente, de 0,65 a 1,0 dl/g, con respecto al amasado a fusión con la poliimida (B), la capacidad de moldeo de la película y la estabilidad al calor del fundido.

La poliimida (B) más adecuada para la presente invención es un polímero que contiene grupos imida cíclicos y es capaz de moldeo en fusión. La poliimida no está particularmente limitada si cumple el propósito de la presente invención. Más preferentemente, se utiliza una poliéter imida que contiene una unidad de éter aromático, alicíclico o alifático y un grupo imida cíclicos como unidades de repetición. En las Patentes de los Estados Unidos No. 4.141.927, No. 2622678, No. 2606912, No. 2606914, No. 2596565, No. 2596566 y No. 2598478, por ejemplo, se dan a conocer ejemplos de poliéter imidas y en las Patentes No. 2598536 y No. 2599171, la Publicación de la Solicitud de Patente No examinada japonesa No. 9-48852, y las Patentes No. 2565556, No. 2564636, No. 2564637, No. 2563548, No. 2563547, No. 2558341, No. 2558339 y No. 2834580, por ejemplo, se dan a conocer ejemplos de polímeros.

La poliimida (B) puede tener una unidad estructural diferente de las unidades de la imida cíclica y el éter, por ejemplo, una unidad de éster aromático, alifático o alicíclico, una unidad de oxicarbonilo y similares enlazada a la cadena principal, pero en un grado tal que la unidad estructural no altere los resultados de la presente invención.

Además, la poliéter imida puede tener una unidad estructural diferente de las unidades de la imida cíclica y el éter, por ejemplo, una unidad de éster aromático, alifático o alicíclico, una unidad de oxicarbonilo o similar enlazada a la cadena principal, pero en un grado tal que la unidad estructural no altere los resultados de la presente invención.

Entre los ejemplos específicos de la poliéter imida adecuada para la utilización en la presente invención se encuentran los polímeros representados por la siguiente fórmula general:

1

(en la que R_{1} indica un residuo divalente aromático o alifático que tiene de 6 a 30 átomos de carbono; y R_{2} indica un grupo orgánico divalente seleccionado del grupo que consiste en un residuo aromático divalente que tiene de 6 a 30 átomos de carbono, un grupo alquileno que tiene de 2 a 20 átomos de carbono, un grupo cicloalquileno que tiene de 2 a 20 átomos de carbono, o polidiorganosiloxanos obtenidos a partir de la terminación de la cadena con un grupo alquileno que tiene de 2 a 8 átomos de carbono.)

Entre los ejemplos de R_{1} y R_{2} mencionados anteriormente se encuentran residuos aromáticos representados por las siguientes fórmulas:

2

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3

En la presente invención, es preferente un polímero de condensación que se obtiene a partir de una reacción de condensación entre dianhídrido de 2,2-bis[4-(2,3-dicarboxifenoxi)fenil]propano que tiene una unidad estructural de la siguiente fórmula y m-fenilendiamina o p-fenilendiamina. Esto es desde los puntos de vista de compatibilidad con el poliéster (A), coste y capacidad de moldeo en fusión. Una poliéter imida de este tipo está disponible comercialmente bajo el nombre comercial de "Ultem" (una marca registrada) de GE Plastics Co.

4

o bien

5

En la presente invención, es preferente una poliéter imida que tiene una temperatura de transición vítrea de, preferentemente, 350ºC o inferior, y más preferentemente, de 250ºC o inferior, en cuanto a la compatibilidad con el poliéster (A), el coste y la capacidad de moldeo en fusión. De este modo, el más preferente es un polímero de condensación obtenido a partir de la condensación del dianhídrido de 2,2-bis[4-(2,3-dicarboxi-fenoxi)-fenilo] con m-fenilendiamina o p-fenilendiamina, en cuanto a la compatibilidad con el poliéster (A), el coste y la capacidad de moldeo en fusión. Esta poliéter imida la fabrica GE Plastics Co. y se ha lanzado al mercado bajo el nombre comercial de "Serie Ultem 1000 o Serie Ultem 5000".

La película de poliéster de la presente invención es una película de poliéster orientada biaxialmente que comprende el poliéster (A) y la poliimida (B). El grado de orientación biaxial se puede variar arbitrariamente, de tal modo que una película no estirada que contiene el poliéster (A) y la poliimida (B) se estira una vez, dos veces o más veces, tanto en la dirección de la máquina como en la dirección transversal.

En la presente invención es fundamental que la temperatura de transición vítrea de la película de poliéster orientada biaxialmente esté entre 105ºC y 145ºC, a efectos de conseguir el objetivo de la presente invención. Si la temperatura de transición vítrea es inferior a 105ºC, no se puede producir un condensador de película con una vida de carga buena a una temperatura ambiente elevada, tal como se desea en la presente invención. Al contrario, si la temperatura de transición vítrea es 145ºC o superior, la película es menos moldeable y frecuentemente frágil o tiene un voltaje de rotura del aislamiento bajo, a una temperatura ambiente elevada. Desde los puntos de vista de capacidad de moldeo de película y vida de carga a una temperatura ambiente elevada, la temperatura de transición vítrea de la película de poliéster orientada biaxialmente según la presente invención se encuentra, preferentemente, entre 115ºC y 140ºC, y la más preferente, entre 120ºC y 135ºC.

En la película de poliéster orientada biaxialmente de la presente invención el alargamiento de rotura en la dirección de la máquina es, fundamentalmente, del 70% al 150%. La resistencia a la rotura en la dirección de la máquina es, preferentemente, del 80% al 150%, más preferentemente, del 90% al 140%, y aún más preferentemente, del 100% al 130%. Las desviaciones del alargamiento de rotura en la dirección de la máquina respecto al intervalo de la presente invención son responsables del voltaje de rotura del aislamiento bajo, así como de la vida de carga corta, de modo que los resultados de la presente invención son inviables. Además, cuando se metaliza la película sobre la superficie mediante depósito o cuando la película metalizada se recubre para producir un condensador, ocurren problemas de forma desfavorable, tales como una película desgarrada, una película rota o una película estirada.

En la película de poliéster orientada biaxialmente de la presente invención, la rugosidad superficial (Ra) es preferentemente, de 10 nm a 140 nm, a efectos de conseguir el objetivo de la presente invención, es decir, para obtener un condensador de película resistente al calor que tiene una vida en carga superior a una temperatura ambiente elevada mientras que mantiene unas propiedades excelentes específicas de la película de poliéster de la presente invención. Si la rugosidad superficial es inferior a 10 nm, la película de poliéster utilizada como dieléctrico en un condensador tiende a deteriorarse parcialmente y dar como resultado una vida de carga baja. Si la rugosidad superficial es superior a 140 nm, el condensador resultante tiene un voltaje de rotura del aislamiento más bajo y, por lo tanto, es difícil obtener un condensador de alto rendimiento. La rugosidad superficial de la película de poliéster orientada biaxialmente según la presente invención es, preferentemente, de 20 nm a 120 nm, más preferentemente, de 30 nm a 100 nm, y la más preferente, de 35 nm a 85 nm.

En la película de poliéster según la presente invención, la media de la rugosidad tomada en 10 puntos ("ten-point mean roughness") (Rt) se establece, preferentemente, de 900 nm hasta 2000 nm y, más preferentemente, de 1200 nm a 1800 nm, cuando se tienen en consideración la resbaladicidad de la película, la productividad de la película y la procesabilidad del condensador. El número de partículas gruesas de 50 \mum o superior es, preferentemente, de 15 partículas/m^{2} o inferior y, más preferentemente, de 5 partículas/m^{2} o inferior, a causa del bajo rendimiento debido a defectos de aislamiento.

En la presente invención, el contenido de la poliimida (B) en la película de poliéster orientada biaxialmente es, preferentemente, del 5 al 30% en peso, más preferentemente, del 8 al 25% en peso y, aún más preferentemente, del 10 al 20% en peso, en cuanto a propiedades eléctricas, tales como resistencia de volumen de aislamiento y voltaje de rotura del aislamiento a una temperatura ambiente elevada y vida de carga a una temperatura ambiente elevada. Para aumentar las propiedades eléctricas del poliéster (A) amasando el poliéster (A) y la poliimida (B) en una extrusora, de modo que se permita que sean compatibles entre ellos, el contenido de la poliimida (B) se establece, preferentemente, en el 5% en peso o superior. Para prolongar la vida en carga de un condensador a una temperatura ambiente elevada, en el cual el condensador se ha hecho sometiendo una película obtenida en una etapa de extrusión del fundido hacia la orientación biaxial y tratamiento con calor y orientando la película para su utilización en ese condensador, el contenido en poliimida (B) se establece que sea, preferentemente, del 30% en peso o inferior.

En la película de poliéster orientada biaxialmente de la presente invención, la temperatura de inicio de la pérdida dieléctrica (tan \delta) es, preferentemente, de 85ºC a 120ºC, más preferentemente, de 90ºC a 110ºC, y aún más preferentemente, de 95ºC a 100ºC. Si la temperatura de inicio en la pérdida dieléctrica (tan \delta) es inferior a 85ºC, la vida de carga a una temperatura ambiente elevada tiende a ser baja. Si la temperatura de inicio en la pérdida dieléctrica (tan \delta) es superior a 120ºC, la película de poliéster provoca un voltaje de rotura del aislamiento bajo cuando se utiliza la película como dieléctrico. Con el tiempo, la vida de carga tiende a ser baja a temperatura ambiente elevada.

En la película de poliéster orientada biaxialmente de la presente invención, la resistencia de volumen de aislamiento (IR) a 125ºC es, preferentemente, de 1,0 x 10^{14} \Omega\cdotcm hasta 5,0 x 10^{16} \Omega\cdotcm, más preferentemente, de 5,0 x 10^{14} \Omega\cdotcm hasta 1,0 x 10^{16} \Omega\cdotcm, y aún más preferentemente, de 8,0 x 10^{14} \Omega\cdotcm hasta 8,0 x 10^{15} \Omega\cdotcm. Para mejorar el voltaje de rotura del aislamiento de un condensador a una temperatura ambiente elevada, en el cual la película de poliéster orientada biaxialmente de la presente invención se utiliza como dieléctrico, se debe tener cuidado, dado que a veces es difícil asegurar esta mejora a menos de 1,0 x 10^{14} \Omega\cdotcm. Si la resistencia de aislamiento a 125ºC supera los 5,0 x 10^{16} \Omega\cdotcm, la película tiende a ser menos moldeable, y la vida de carga también tiende a ser baja.

En la película de poliéster orientada biaxialmente de la presente invención, la contracción térmica en la dirección de la máquina después de un periodo de tiempo de 30 minutos a 150ºC es, preferentemente, del 2,5% o inferior, más preferentemente, del 2,0% o inferior, y aún más preferentemente, del 1,5% o inferior. Si la contracción térmica a 150ºC está por encima del 2,5%, se debe tener cuidado puesto que se producen arrugas sobre la película debido a una contracción térmica elevada en la etapa de depósito metálico, provocando de este modo una disminución en el rendimiento y en las propiedades eléctricas cuando se utiliza la película como condensador.

En la película de poliéster orientada biaxialmente de la presente invención, la viscosidad inherente (IV) es, preferentemente, de 0,56 dl/g a 1,5 dl/g para reducir las partículas gruesas en la película y la contracción térmica de la película y para mejorar la capacidad de moldeo de la película. Un intervalo de 0,61 a 0,8 dl/g es más preferente y un intervalo de 0,62 a 0,70 dl/g es aún más preferente. Si la viscosidad inherente es inferior a 0,55 dl/g, es probable que la película se rompa mientras se está formando, de modo que es difícil conseguir una formación de película estable. Si la viscosidad inherente es superior a 1,5 dl/g, la película se vuelve retraíble térmicamente en un nivel desfavorablemente elevado.

En la película de la presente invención, el índice de refracción en la dirección del espesor es, preferentemente, de 1,470 a 1,540 para permitir que se consigan todos los resultados de la presente invención. Un intervalo de 1,490 a 1,540 es más preferente, y un intervalo de 1,490 a 1,530 es aún más preferente.

En la película de poliéster orientada biaxialmente de la presente invención, la suma (YMD + YTD) del módulo de Young en la dirección de la máquina (YMD) y del módulo de Young en la dirección transversal (YTD) es, preferentemente, de 8 a 15 GPa, más preferentemente, de 9 a 13 GPa y la más preferente, de 10 a 12 GPa. Si la suma de los módulos de Young es inferior a 8 GPa, la película tiene un alargamiento de rotura alto así como unas propiedades eléctricas inferiores, tales como el voltaje de rotura del aislamiento y similares. Si la suma de los módulos de Young es superior a 15 GPa, la película tiene una contracción térmica elevada y es fácil de desgarrar.

Para conseguir diferentes rugosidades superficiales de la película de poliéster de la presente invención para la utilización en un condensador resistente al calor, es deseable que se añadan partículas inorgánicas y partículas orgánicas a una resina que contiene un poliéster que comprende principalmente una unidad de tereftalato de etileno y una poliimida. El diámetro de partícula, el contenido y forma del árido de este aditivo particulado se puede seleccionar para que se adapte a la rugosidad superficial de la película deseada. El diámetro de partícula promedio oscila, preferentemente, entre 0,05 \mum y 3 \mum, y el contenido oscila, preferentemente, entre el 0,01% en peso y el 3% en peso. Como aditivo particulado que se puede utilizar en la presente invención, se puede añadir un tipo de aditivo con un único diámetro de partícula promedio. Más preferentemente, se pueden añadir combinados dos o más tipos de partículas con diferentes diámetros de partícula promedio.

Entre los ejemplos específicos de las partículas inorgánicas se incluyen óxidos, tales como óxido de silicio, óxido de aluminio y óxido de titanio, óxidos compuestos, tales como caolina, talco y montmorillonita, carbonatos, tales como carbonato de calcio y carbonato de bario, sulfatos, tales como sulfato de calcio y sulfato de bario, titanatos, tales como titanato de bario y titanato de potasio y fosfatos, tales como fosfato de calcio. Estas partículas no pretenden ser una limitación. El óxido de silicio puede tener una estructura realmente esférica o porosa.

Entre los ejemplos específicos de las partículas orgánicas se incluyen partículas de vinilo, tales como poliestireno, poliestireno reticulado, estireno-acrílico reticulado, acrílico reticulado y estireno-metacrílico reticulado, y partículas, tales como benzoguanamina-formaldehído, silicona y politetrafluoroetileno. Estas partículas no pretenden ser una limitación. Se puede utilizar cualquier partícula fina polimérica orgánica cuando contiene en su estructura, como mínimo, una parte que permanece insoluble con respecto al poliéster.

En la película de poliéster de la presente invención para la utilización en un condensador resistente al calor, también se pueden incorporar otros aditivos, además de las partículas inorgánicas y las partículas orgánicas anteriores, utilizados para formar protuberancias sobre la superficie de la película. Entre estos aditivos se incluyen, por ejemplo, antioxidantes, estabilizantes del calor y agentes nucleantes y se pueden mezclar en una cantidad tan pequeña que los resultados de la presente invención no se ven afectados de forma adversa.

En la película de poliéster orientada biaxialmente de la presente invención para la utilización como dieléctrico, el espesor de la película es, preferentemente, de 0,5 \mum a 15 \mum, aunque estos valores no son limitativos. Las películas que se dan a conocer en la presente invención son particularmente eficaces. Para la aplicación en un condensador de película arrollada resistente al calor, es particularmente preferente un espesor de película de 1,5 \mum a 10 \mum, y para la aplicación en un condensador de película de chip laminado resistente al calor, es particularmente preferente un espesor de película de 0,5 \mum a 3 \mum.

El condensador de tipo arrollado o de tipo chip se puede producir mediante cualquier método conocido. El condensador puede ser una lámina metálica preparada extendiendo un material metálico en forma de un papel, o una lámina metálica de estaño formada mediante la colocación de un material metálico sobre el dieléctrico anterior (la película de poliéster para la utilización en un condensador resistente al calor) mediante depósito al vacío, pulverización catódica "sputtering" o similar.

El material metálico utilizado para la preparación del conductor se selecciona entre zinc, estaño, titanio, níquel y aleaciones obtenidas de los mismos. Estos metales no pretenden ser una limitación. El condensador de la presente invención no está limitado con respecto a la forma; es decir, la forma aceptada en la presente invención puede ser de un tipo habitual que se facilita con cables conductores, o un tipo (un denominado condensador en forma de chip) en el cual el condensador se suelda directamente sobre la superficie de un soporte suprimiendo los cables conductores. El condensador de la presente invención se puede aplicar tanto en los casos en los que se utiliza corriente alterna como en los casos en los que se utiliza corriente continua. De este modo, este condensador puede encontrar aplicaciones en los sectores de los automóviles, accesorios de luz para inversores, y equipos de comunicaciones, todos los cuales necesitan una durabilidad de servicio prolongada.

A continuación se describirá un proceso preferente para la formación de la película de poliéster según la presente invención para la utilización en un condensador resistente al calor. En este proceso, el tereftalato de polietileno (PET) se realiza como el poliéster (A), y el "Ultem" fabricado por GE Plastics CO. se realiza como la poliimida (B).

En primer lugar, se someten a esterificación o a intercambio de éster un glicol que comprende principalmente un ácido carboxílico basado en ácido tereftálico o su éster de alquilo y etilen glicol a 130 hasta 260ºC en presencia de un compuesto catalizador metálico que comprende un elemento de calcio, magnesio, litio o manganeso. Posteriormente, se añaden un compuesto catalizador que comprende un elemento de antimonio, germanio o titanio y un compuesto de fosfórico, seguido de policondensación a un grado elevado de vacío a una temperatura de 220 hasta 300ºC. En la presente invención, el compuesto de fosfórico se selecciona, aunque no existe limitación a los mismos, entre ácido fosforoso, ácido fosfórico, triéster fosfato, ácido fosfónico, fosfonato y similares, dos o más de los cuales se pueden utilizar combinados. La cantidad del compuesto catalítico anterior que se debe añadir no está limitada. Sin embargo, para aumentar la resistencia de volumen de aislamiento de la película, se desea que el compuesto catalizador metálico anterior se seleccione entre calcio, magnesio, litio, manganeso o similares y que el compuesto fosfórico anterior se añada para cumplir la siguiente ecuación:

0,3 \leq (M/P) \leq 1,8

(en la que M indica la cantidad molar total del elemento metálico catalítico, tal como calcio, magnesio, litio, manganeso o similar en la película, y P indica la cantidad molar del elemento fosforoso en la película).

Además, se pueden añadir un antioxidante, un estabilizador de calor, un agente lubricante, un absorbente de ultravioleta, un agente nucleante y partículas inorgánicas u orgánicas que se utilizan para formar protuberancias sobre la superficie de la película, donde se desee, en una fase seleccionada, opcionalmente, entre la esterificación o el intercambio de éster y la policondensación.

En la presente invención, a efectos de mejorar la temperatura de inicio en la pérdida dieléctrica y el voltaje de rotura del aislamiento, se desea que el poliéster (A) se alimente junto con la poliimida (B) a una extrusora de doble husillo para preparar previamente una mezcla de base con una fracción en peso de 40/60 hasta 60/40 y que la mezcla se ponga en una extrusora junto con el poliéster (A) y, cuando sea necesario, con un material recuperado de la mezcla de modo que disminuya la fracción en peso de la poliimida (B). De esta manera, se forma una película con la composición deseada. Cuando se utiliza una película en la cual se ha preparado una mezcla básica por avanzado con un contenido elevado de la poliimida (B) y, a continuación, se ha diluido con el poliéster (A), se puede hacer que una resina de la poliimida (B) sea compatible con el PET (siendo el tamaño del dominio de un polímero dispersado aproximadamente 10 nm o inferior). Esto permite una película de poliéster orientada biaxialmente para la utilización en un condensador de alta calidad que se forma con suma facilidad y bajo coste.

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Con respecto a las condiciones específicas requeridas para el proceso indicado anteriormente como preferente, se da una explicación a continuación.

En primer lugar, se mezclan chips de PET (A) y chips de "Ultem" 1010 (B) en una proporción constante y, a continuación, se alimentan a una extrusora de doble husillo con desgasificador calentada desde 270 hasta 300ºC. Mediante amasado a fusión en la extrusora, se obtienen chips mezclados. Para este fin, es preferente una extrusora provista de un husillo de extrusión de tres etapas con desgasificador y con dos agujeros en la cual se mezclan PET y "Ultem" mediante la plastificación del PET, y el "Ultem" se dispersa fina y uniformemente y se puede mezclar en un orden de nanómetros. En este caso, la velocidad de cizalladura oscila, preferentemente, desde 100 hasta 300 s^{-1}, y el tiempo de retención oscila, preferentemente, desde 3 hasta 10 minutos.

Posteriormente, se mezclan los chips compuestos por PET y "Ultem" 1010 y preparados mediante formación de gránulos, tal como se ha mencionado anteriormente, chips de PET que se van a utilizar para la dilución, y cuando se desee, materias primas recuperadas después de la formación de la película, en sus cantidades correspondientes, según se necesite, para ajustar un componente de "Ultem" 1010 a un contenido preestablecido (como % en peso). La mezcla se seca al vacío a 180ºC durante más de 3 horas y, a continuación, se alimentan a la extrusora, seguido de extrusión del fundido a 270 hasta 320ºC. Después de atravesar un filtro, el extrudido se descarga en forma de lámina desde un troquel T. Esta lámina se pone en contacto directo con la superficie de un tambor de enfriamiento con una temperatura superficial de 20 a 70ºC y, a continuación, se enfría y se solidifica. Por lo tanto, se obtiene una película de poliéster no estirada en un estado sustancialmente no orientado.

En segundo lugar, la película de poliéster no estirada se orienta mediante estirado biaxial. Como método de estirado, se puede utilizar el estirado biaxial espontáneo o el estirado biaxial simultáneo.

No se impone ninguna limitación particular sobre las condiciones bajo las cuales se realiza el estirado biaxial. La película se puede estirar tanto en la dirección de la máquina como en la dirección transversal, respectivamente, a una proporción de estirado de 3,0 hasta 6,0 veces y en una sola etapa o en múltiples etapas con dos o más etapas. La temperatura de estirado puede ser a 90 hasta 180ºC. Es deseable que el estirado biaxial se lleve a cabo en las direcciones de la máquina y transversal desde una temperatura de transición vítrea (Tg) de una película de poliéster no estirada hasta (Tg + 40)ºC. Se puede realizar un reestirado cuando se considere que es necesario. Para dar como resultado la película de la presente invención con un alargamiento de rotura establecido dentro del intervalo determinado según la presente invención, la proporción de estirado se ajusta, preferentemente, a 3 hasta 4 veces, tanto en la dirección de la máquina como en la dirección transversal, dependiendo del método de estirado utilizado y de la temperatura de estirado utilizada. En el caso de una proporción de estirado de 4 veces o más, se debería evitar con cuidado una orientación excesiva. Posteriormente al estirado, se puede llevar a cabo un tratamiento con calor a una temperatura desde 210ºC hasta la temperatura de fusión del poliéster (A) o inferior, preferentemente, de 210 a 245ºC, durante 1 hasta 30 segundos. Adicionalmente, se puede realizar una relajación desde el 1 hasta el 9% en la dirección transversal y/o en la dirección de la máquina durante el tratamiento con calor y/o en una etapa posterior en la cual la película tratada con calor se enfría. Esta relajación es útil para la obtención de la película de poliéster de la presente invención para la utilización en un condensador resistente al calor. En la presente invención, la película formada de este modo también se puede envejecer, preferentemente, a 50 hasta 120ºC durante 5 minutos hasta 500 horas.

A continuación se describirá un método para la producción de un condensador de película resistente al calor según la presente invención.

Se forma una película metalizada para la utilización en un condensador resistente al calor utilizando la película de poliéster para la utilización en un condensador resistente al calor obtenida tal como se ha descrito anteriormente, como dieléctrico, y una lámina metálica o una lámina metálica delgada como conductor. Esta película metalizada se arrolla en una forma similar a una placa plana o una forma cilíndrica para preparar un elemento condensador. Es preferente una película metalizada que utiliza una lámina metálica delgada como condensador para conseguir de forma fiable los resultados de la presente invención. En este caso, como proceso para la formación de una lámina metálica delgada se puede utilizar depósito, pulverización catódica o similar, las cuales se conocen bien en la técnica. En particular, es deseable que un condensador se produzca mediante la utilización de una película con metal depositado en la cual una película de poliéster dieléctrica tiene un espesor de 0,8 a 8 \mum, una película depositada tiene un espesor de 50 a 200 ángstrom, o una lámina metálica tiene una resistencia superficial de 0,5 a 5 \Omega/cm. Esto asegura que los resultados de la presente invención se consigan.

A continuación, el elemento condensador preparado de este modo se prensa, se sella en sus caras extremas y se equipa con cables conductores y, cuando se desea, se suministra adicionalmente voltaje y se trata con calor, realizándose todas estas etapas de un modo convencional. De este modo se obtiene un condensador. En la presente invención, el prensado durante la preparación del elemento se puede llevar a cabo, preferentemente, a una temperatura de 120 a 180ºC y a una presión de 20 a 100 kg/cm^{2} durante 1 hasta 30 minutos. Estas condiciones evitan que la vida de carga se vuelva más corta incluso aunque el condensador se dañe parcialmente. Son más preferentes un conjunto de condiciones de prensado con una temperatura de 120 a 145ºC, una presión de 20 a 60 kg/cm^{2} y un tiempo de 1 a 8 minutos.

En la presente invención, se puede aplicar una descarga corona convencional a la película de poliéster descrita anteriormente para la utilización en un condensador resistente al calor. Para hacer la película adhesiva, sellable por calor, resistente a la humedad, lubricante y con una superficie lisa, la película se puede utilizar como una construcción en la cual se forma laminando diferentes tipos de polímeros unos sobre otros, o como una construcción la cual se recubre con una composición orgánica y/o inorgánica. Además, el condensador de la presente invención se puede impreg-
nar con un aceite aislante o similar, de modo que se utiliza como un condensador denominado de inmersión en aceite.

Métodos para la Medición de las Propiedades Físicas y la Evaluación de los Resultados

A continuación se indican los métodos para la medición de las propiedades físicas y para la evaluación de los resultados.

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(1) Viscosidad inherente

En base a la viscosidad de la solución medida a 25ºC en orto-clorofenol, se utilizó el valor calculado a partir de la siguiente ecuación.

\eta sp/C = [\eta] + K[\eta]2\cdot C

en la que \etasp es el valor de (viscosidad de la solución/viscosidad del disolvente) - 1, C es el peso del polímero disuelto por 100 ml del disolvente (g/100 ml, habitualmente 1,2), y K es la constante de Huggins (establecida en 0,343). La viscosidad de la solución y la viscosidad del disolvente se midieron utilizando un viscosímetro de Ostwald. La unidad es [dl/g].

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(2) Temperatura de transición vítrea

Se midió el calor específico según el método seudo-isotérmico con el siguiente instrumento bajo las siguientes condiciones. La medición se realizó según la JIS K7121.

Instrumento: DSC de modulación de temperatura fabricado por TA Instrument Co.

Condiciones de Medición:

Temperatura de calentamiento: de 270 a 570 K (método de enfriamiento RCS)

Calibración de la temperatura: puntos de fusión del indio y estaño altamente puros

Amplitud de la modulación de la temperatura: \pm 1 K

Periodo de modulación de la temperatura: 60 segundos

Fase de aumento de la temperatura: 5 K

Peso de la muestra: 5 mg

Recipiente de la muestra: recipiente abierto hecho de aluminio (22 mg)

Recipiente de la referencia: recipiente abierto hecho de aluminio (18 mg)

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(3) Rugosidad superficial (Ra, Rt)

Se utilizó un instrumento de medición con espacio para película fina "thin film gap" de alta precisión, ET-10, fabricado por Kosaka Kenkyusho Co. La rugosidad superficial media de la línea central (Ra, Rt) se obtuvo según la JIS-B-0601 a un radio de aguja de 0,5 \mum, una presión de aguja de 5 mg, una longitud de medición de 1 mm y un límite de 0,08 mm.

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(4) Temperatura de inicio en la pérdida dieléctria (tan \delta)

Se midieron las propiedades de temperatura de una película de prueba sobre la cual se había depositado aluminio en las dos superficies a una frecuencia de 60 Hz. Se determinó que la temperatura de inicio era la temperatura en la cual la línea extrapolada que surge a partir del gradiente de la tan \delta corta la línea de base que surge a partir del aumento de la temperatura desde la temperatura ambiente.

Instrumento: Instrumento para el análisis de la constante dieléctrica (DEA) Modelo 2970 fabricado por TA Instrument Co.

Área medida: 254,38 mm^{2}

Presión del electrodo: 200 N

Velocidad de aumento de la temperatura: 2ºC/min

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(5) Resistencia de aislamiento (IR)

La medición se realizó según la JIS-C-2318. Para ser más específicos, se depositó aluminio sobre dos superficies de una película de prueba para obtener un electrodo circular con un diámetro de 50 mm. En un horno construido para calentarse de forma regulable, la muestra depositada se interpuso entre dos electrodos de placa hechos de latón, seguido de la aplicación de un voltaje a través de los cables conductores. La resistencia de aislamiento de la película se midió bajo las siguientes condiciones.

Temperatura del horno: 125ºC

Voltaje aplicado: 250 V

Instrumento: super medidor de resistencia de aislamiento "SM-821.0" fabricado por Toa Denki Kogyo Co.

En base al valor de la resistencia (A) medido, se calculó la resistencia de aislamiento (IR) a partir de la siguiente ecuación.

Resistencia de aislamiento (\Omega\cdotcm) = 19,6 x A/t en la que el valor numérico de 19,6 es el área del electrodo (cm^{2}), A es el valor de la resistencia (\Omega) tal como da la lectura, y t es el espesor de la película (cm).

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(6) Alargamiento de rotura

Se utilizó un aparato de ensayo de tracción de tipo Instron para medir la dirección de la máquina de una película de prueba según el método especificado en la ASTM-D882 y bajo las siguientes condiciones.

Instrumento: Instrumento de medición automática de resistencia de la película al alargamiento "Tensilon AMF/ RTA-100" fabricado por Orientec Co.

Tamaño de la muestra: anchura 10 mm, longitud de la muestra 100 mm

Velocidad de tracción: 200 mm/minuto

Ambiente de medición: temperatura 23ºC, humedad 65%

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(7) Contracción térmica

Se midió una película de prueba en la dirección de la máquina según la JIS C2318 y bajo las siguientes condiciones.

Tamaño de la muestra: anchura 10 mm, distancia entre dos marcas indicadoras 200 mm

Condiciones de medición 1: temperatura 150ºC, tiempo de procesado 30 minutos, descargado

La contracción se calculó a partir de la siguiente ecuación.

Contracción térmica (%) = [(L_{0} - L)/L_{0}] x 100

L_{0}: distancia entre dos marcas indicadoras antes del tratamiento con calor

L: distancia entre dos marcas indicadoras después del tratamiento con calor

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(8) Índice de refracción

El índice de refracción se midió según el método especificado en la JIS K7105 con línea D del sodio como fuente de luz, utilizando un refractómetro Abbe Modelo 4 fabricado por Atago Co. Se utilizó yoduro de metileno como líquido de contacto, y la medición se realizó a 23ºC y el 65% de HR.

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(9) Voltaje de rotura del aislamiento (DC-BDV)

Se realizó la medición según el método especificado en la JIS-C-2110 y a una temperatura de 125ºC. Se colocó un electrodo cuadrado de 10 cm y 100 \mum de espesor hecho de un papel de aluminio sobre la parte catódica y se colocó un electrodo de 25 mm de diámetro y 500 g de peso hecho de latón sobre la parte anódica. Con una película de prueba colocada en forma de "sandwich" entre estos electrodos, se aplicó un voltaje utilizando una fuente de corriente continua de alto voltaje fabricada por Kasuga Co., y el voltaje se aumentó desde 0 V a una velocidad de 100 V/segundo. Se determinó que se había provocado la rotura del aislamiento en el momento en qué fluyó una corriente de 10 mA o superior. Este ensayo se llevó a cabo con 30 muestras para obtener el valor promedio de las muestras. Este valor se determinó como el voltaje de rotura del aislamiento de la película.

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(10) Propiedades del condensador Producción del condensador

Se depositó aluminio al vacío sobre la superficie de una película de poliéster para que tuviera una resistencia superficial de 2 \Omega/cm. Este depósito se realizó en forma de tiras, aportando partes marginales longitudinalmente sobre la película (alternándose entre ellas partes con depósito de 58 mm de anchura y partes marginales de 2 mm de anchura). A continuación, cada una de las partes con depósito y cada una de las partes marginales se cortaron centralmente con una cuchilla para dar una bobina levantada en forma de cinta de 30 mm de anchura total quedando un margen de 1 mm de anchura sobre el lado izquierdo y derecho.

La cinta del margen izquierdo y la cinta del lado derecho de la bobina obtenida de este modo se superpusieron una sobre otra y se arrollaron para formar un elemento condensador con una capacidad de 1,5 \muF. Como cobertura exterior, se arrolló tres veces, de forma periférica al elemento, otra película de PET de 12 \mum de espesor. Este elemento condensador se prensó a una temperatura de 130ºC con una presión de 30 kg/cm^{2} durante 5 minutos. En las dos caras extremas del cilindro resultante, se pulverizó térmicamente "metallikon" para formar un electrodo externo y se soldaron cables conductores al "metallikon". Sobre la muestra de condensador resultante se aplicó un voltaje una vez cada 30 segundos con una corriente continua de 150 V/\mum (convertida en espesor de película). Se llevó a cabo un tratamiento similar otra vez situando las polaridades de los dos cables conductores en una relación inversa respecto a la otra. La muestra de condensador se revisó para ver si la capacidad se encontraba dentro del \pm 10%, y la resistencia de aislamiento fue de 10000 M\Omega o superior.

Voltaje de rotura del aislamiento del condensador

El condensador anterior se dejó durante 24 horas en un horno calentado a 125ºC, y se aplicó un voltaje desde 0 V a una velocidad de 100 V/segundo. Se determinó que el voltaje al cual fluyó una corriente superior a 5 mA provocando la rotura del aislamiento del condensador era el voltaje de rotura del aislamiento del condensador. En la presente invención, este voltaje se refiere al valor promedio de los valores del voltaje de rotura del aislamiento que resultan del ensayo de 30 muestras de condensador. Si la capacitancia es suficientemente grande para que fluya una corriente de más de 5 mA sólo con la corriente cargada, dicho valor de corriente se puede establecer para separar correctamente la corriente de carga de la corriente que induce la rotura del aislamiento.

Vida de carga del condensador

Se colocaron 30 condensadores en un horno bajo las siguientes condiciones. Se facilitaron interruptores en cada condensador para interrumpir la aplicación de voltaje en el momento en que se provocaba la rotura del condensador y se conectaron en paralelo a un generador de corriente continua, y de este modo, se aplicó de forma continua un voltaje. La vida de carga del condensador se determinó en base al tiempo requerido para que el resto de los condensadores redujeran en un 80% o menos (rompiéndose 6 condensadores).

(Condición 1), temperatura: 125ºC, voltaje: 90 V/\mum

(Condición 2), temperatura: 150ºC, voltaje: 50 V/\mum

Ejemplos

La presente invención se describirá a continuación con referencia a ejemplos representativos y ejemplos comparativos.

Ejemplos 1 a 9 y Ejemplos Comparativos 1 y 2

Se realizó una reacción de intercambio de éster de un modo convencional utilizando 100 partes en peso de tereftalato de dimetilo y 0,10 partes en peso de acetato de calcio como catalizador. Al producto resultante se le añadieron 0,03 partes en peso de trióxido de antimonio, 0,15 partes en peso de sulfato de trimetilo y 0,02 partes en peso de ácido fosforoso, seguido de policondensación de una manera convencional. De este modo, se obtuvieron gránulos de tereftalato de polietileno (PET) con una viscosidad inherente de 0,65.

Posteriormente, aquí se obtuvieron 50 partes en peso de PET con una viscosidad inherente de 0,65 y 50 partes en peso de poliéter imida, "Ultem" 1010 fabricada por GE Plastics Co., se deshumidificaron y secaron a 150ºC durante 5 horas y, a continuación, se alimentaron a una extrusora de doble husillo con desgasificador (L/D = 40) provista con un husillo de tipo doble husillo de tres hebras (una zona de disolución de una fase dispersada finamente obtenida mediante un amasado y una zona de plastificación de PET y PEI/una zona de amasado de Dulmage/un husillo de Dulmage invertido para dispersión fina y la compatibilización de estos polímeros) y se calentaron a 320 hasta 290ºC (estableciéndose los gradientes de temperatura en una zona del husillo y en un cabezal de la extrusora). Se realizó extrusión en fundido para un tiempo de retención de 3 minutos para obtener chips mezclados que contenían el 50% en peso de Ultem. En ese momento, el agujero de desgasificación se ajustó en un grado de vacío de 200 Pa.

A continuación los chips mezclados resultantes, los chips de PET anteriores con una viscosidad inherente de 0,65 y "chips maestros" ("master chips") (añadidos en una etapa de la condensación del anterior PET) que contenían el 2% en peso de las partículas inorgánicas mostradas en la Tabla 1 se mezclaron en las proporciones (en % en peso) enumeradas en la Tabla 1. La mezcla se secó al vacío a 180ºC durante 3 horas y se alimentó a una extrusora, seguido de la extrusión del fundido a 280ºC. El extrudido se hizo que atravesara un filtro de acero inoxidable de fibra sinterizada (cortado a 8 \mum) y se descargó en forma de lámina desde el troquel T. Esta lámina se hizo entrar en contacto electrostático con la superficie de un tambor de enfriamiento con una temperatura superficial de 25ºC y, a continuación, se solidificó y se enfrió. De este modo, se formó una película de poliéster no estirada.

Seguidamente, esta película no estirada se estiró en la dirección de la máquina bajo las condiciones mostradas en la Tabla 1 con un aparato de estirado vertical construido con una serie de rodillos de calefacción. La película estirada se introdujo en un tensor "tenter" con dos extremos opuestos de la película sujetados con clips, y se estiró en la dirección transversal bajo las condiciones mostradas en la Tabla 1. Después del tratamiento con calor durante 3 segundos a 235ºC, la película resultante se relajó un 3% en la dirección transversal a la misma temperatura y se volvió a relajar un 2% en la dirección transversal en una zona a 150ºC. Mediante enfriamiento gradual hasta temperatura ambiente, se formó una película de poliéster orientada biaxialmente con un espesor de 3,5 \mum.

Con respecto a la película de poliéster obtenida de este modo, en la Tabla 1 se muestran la viscosidad inherente, la rugosidad superficial y el índice de refracción en la dirección del espesor, y en la Tabla 2 se muestran la temperatura de transición vítrea, la temperatura de inicio tan \delta, el alargamiento de rotura en la dirección de la máquina, la contracción térmica a 150ºC en la dirección de la máquina, la resistencia de aislamiento a 125ºC y el voltaje de rotura del aislamiento a 125ºC.

Además, en una superficie de la película de poliéster según la presente invención se depositó aluminio al vacío para tener una resistencia superficial de 2 \Omega/cm. De este modo, se formó una película metalizada de la presente invención para la utilización en un condensador resistente al calor. Además, se produjo un condensador de película con resistencia al calor utilizando esta película metalizada para la utilización en un condensador resistente al calor. Con respecto a este condensador de película con resistencia al calor, en la Tabla 2 se muestran el voltaje de rotura del aislamiento a 125ºC y la vida de carga a 125ºC.

Se descubrió que la película de poliéster de la presente invención para su utilización en un condensador resistente al calor que era una película de poliéster con un voltaje de rotura del aislamiento aumentado a 125ºC y una resistencia al calor excelente, dado que su temperatura de transición vítrea y alargamiento de rotura en la dirección de la máquina estaban dentro de los intervalos especificados en la presente invención. En la presente invención se utilizó un aparato de depósito al vacío, para depositar aluminio sobre una superficie de la película a efectos de formar una película metalizada para la utilización en un condensador resistente al calor, pero la película no provocó daños por calor o estirado por calor. Se descubrió que un condensador de película de tipo arrollado, hecho de la película metalizada de la presente invención, obtenido de esta forma, para la utilización en un condensador resistente al calor, tenía un voltaje de rotura del aislamiento a 125ºC elevado, una vida de carga larga a 125ºC y una resistencia al calor excelente. El Ejemplo Comparativo 2 muestra que cuando el contenido de poliéter imida (PEI) es más grande, la película tiene una temperatura de transición vítrea más elevada, pero tiene menos capacidad de estirado y, por lo tanto, un voltaje de rotura del aislamiento bajo y una vida de carga baja. En los Ejemplos 8 y 9, dado que las películas estaban fuera del intervalo preferente de rugosidad superficial según la presente invención, era probable que se estiraran térmicamente o se dañaran térmicamente, cuando se compara con el Ejemplo 7, en la etapa de depósito de la formación de la película metalizada. Los condensadores resultantes tenían una vida de carga algo más corta que el del Ejemplo 7. Las películas de los Ejemplos Comparativos 3 y 4 estaban fuera del intervalo de alargamiento de rotura según la presente invención, rompiéndose finalmente o estirándose en la etapa de depósito en la formación de la película metalizada. Los condensadores resultantes tenían una vida de carga sensiblemente inferior a la del Ejemplo 2.

Ejemplo 10

Los chips de PET utilizados en el Ejemplo 1 en la preparación de los chips mezclados de PEI y PET se cristalizaron térmicamente a 180ºC y, a continuación, se trataron (condensados en fase sólida) durante 14 horas a una temperatura de 230ºC y a un grado de vacío de 100 Pa para preparar chips de PET con una viscosidad inherente de 0,85. A partir de los chips de PET resultantes junto con PEI se prepararon chips mezclados, y se consiguió la formación de la película de la misma manera que se utilizó en el Ejemplo 3, excepto en que las condiciones de estirado cambiaron, tal como se muestra en la Tabla 1. De este modo, se obtuvo una película de poliéster orientada biaxialmente con un espesor de 3,5 \mum. Se evaluaron los resultados obtenidos a partir de esta película, tal como se muestra en las Tablas 1 y 2. Aunque la temperatura de transición vítrea de esta película era casi comparable con la del Ejemplo 3, el voltaje de rotura del aislamiento a 125ºC fue superior al del Ejemplo 3. El condensador resultante tenía una vida de carga excelente comparada con la del Ejemplo 3.

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Ejemplo 11 y Ejemplos Comparables 5 a 7

Se sometieron dimetil naftalen-2,6-dicarboxilato y etilen glicol a intercambio de éster convencional en presencia de acetato de manganeso, seguido de la adición de fosfato de trimetilo. Para este propósito, las cantidades de acetato de manganeso y fosfato de trimetilo que debían añadirse se ajustaron para ajustar el manganeso y el fósforo a un mol de 45 ppm. Después de la posterior adición del 0,02% en peso de trióxido de antimonio, se logró una policondensación convencional para obtener polietileno-2,6-naftalato (PEN) con una viscosidad inherente de 0,62 (una temperatura de fusión de 263ºC).

Posteriormente, 50 partes en peso de PEN con una viscosidad inherente de 0,62 obtenidas aquí y 50 partes en peso de poliéter imida, "Ultem" 1010 fabricada por GE Plastics Co., se deshumidificaron y secaron a 150ºC durante 5 horas y, a continuación, se alimentó la mezcla a una extrusora de doble husillo con desgasificador (L/D = 40) provista de un husillo de tipo doble husillo de tres hebras (una zona de disolución de una fase dispersada finamente obtenida mediante un amasado y una zona de plastificación de PEN y PEI/una zona de amasado de Dulmage/un husillo de Dulmage invertido) y se calentaron a 330 hasta 300ºC (estableciéndose los gradientes de temperatura en una zona del husillo y en un cabezal de la extrusora). Se realizó extrusión del fundido para un tiempo de retención de 2 minutos para obtener chips mezclados que contenían el 50% en peso de Ultem. En ese momento, el agujero de desgasificación se ajustó en un grado de vacío de 200 Pa.

A continuación, los chips mezclados resultantes, los chips de PEN anteriores con una viscosidad inherente de 0,62 y chips maestros (añadidos en una etapa de la policondensación del PEN anterior) que contenían el 2% en peso de las partículas inorgánicas que se muestran en la Tabla 1, se mezclaron en las proporciones (en % en peso) enumeradas en la Tabla 1. La mezcla se secó al vacío a 160ºC durante 1 hora y durante otras 3 horas a 180ºC y se alimentó a una extrusora, seguido de la extrusión del fundido a 290ºC. El extrudido se hizo que atravesara un filtro de acero inoxidable de fibra sinterizada (cortado a 8 \mum) y se descargó en forma de lámina desde el troquel T. Esta lámina se hizo entrar en contacto electrostático con la superficie de un tambor de enfriamiento con una temperatura superficial de 25ºC y, a continuación, se solidificó y se enfrió. De este modo, se formó una película de PEN no estirada.

Seguidamente, esta película no estirada se estiró bajo las condiciones que se muestran en la Tabla 1, utilizando un aparato de estirado vertical construido con una serie de rodillos de calefacción y con dependencia respecto a las diferencias en la velocidad periférica de los rodillos. La película estirada se introdujo en un tensor "tenter" con dos extremos opuestos de la película sujetados con clips, y se estiró en la dirección transversal bajo las condiciones mostradas en la Tabla 1. Después del tratamiento con calor durante 3 segundos a 235ºC, la película resultante se relajó un 3% en la dirección transversal a la misma temperatura y se volvió a relajar un 2% en la dirección transversal en una zona a 150ºC. Mediante enfriamiento gradual hasta temperatura ambiente, se formó una película de poliéster orientada biaxialmente con un espesor de 3,5 \mum.

Además, en una superficie de la película de poliéster según la presente invención se depositó aluminio al vacío para tener una resistencia superficial de 2 \Omega/cm. De este modo, se formó una película metalizada de la presente invención para la utilización en un condensador resistente al calor. Además, se produjo un condensador resistente al calor utilizando esta película metalizada para la utilización en un condensador resistente al calor. Con respecto a este condensador de película con resistencia al calor, en la Tabla 2 se muestran el voltaje de rotura del aislamiento a 125ºC y la vida de carga a 125ºC.

La película de poliéster para utilización en un condensador resistente al calor obtenido en el Ejemplo 11 tenía una temperatura de transición vítrea superior, una vida de carga más larga y una resistencia al calor superior que la película obtenida en el Ejemplo Comparativo 5. Dado que las películas de los Ejemplos Comparativos 6 y 7 estaban fuera del intervalo alargamiento de rotura según la presente invención, era probable que se rompieran o se dañaran térmicamente en la etapa de depósito de la formación de una película metalizada. La vida de carga del condensador resultante fue sensiblemente más corta que la de la película del Ejemplo 11.

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Ejemplos 12 y 13

En estos ejemplos, se ilustran otras variedades de películas de poliéster orientadas biaxialmente, las cuales se formaron mediante la utilización de las siguientes poliimidas A y B en lugar de Ultem.

(1) Poliimida A

En una atmósfera de gas nitrógeno, se añadieron 200 g de diisocianato de isoforona a 3000 ml de N-metil-2-pirrolidona (MMP) y se agitó. A esta solución se añadieron 196 g de ácido piromelítico anhidro a temperatura ambiente, seguido de un aumento gradual de la temperatura. A continuación, se realizó un calentamiento a 180ºC durante 6 horas, momento en el cual la generación de dióxido de carbono se completó y se suspendió el calentamiento. Después de que esta solución polimérica se lavara por revelado en agua, el polímero resultante se secó.

(2) Poliimida B

En una corriente de gas nitrógeno, se vertieron 147 g (0,5 mol) de dianhídrido de ácido bifenil tetracarboxílico en 300 g de N-metil-2-pirrolidona. A esta solución se añadieron mediante goteo 57 g (0,5 mol) de trans-1,4-diaminociclohexano, que se había disuelto con anterioridad en 17,6 g de NMP, seguido de agitación durante 2 horas a temperatura ambiente y otras 4 horas a 50ºC para obtener una solución de ácido poliámico. Después de enfriarse, la solución se añadió a 500 ml de agua para separar un polímero, y el polímero separado se recogió mediante filtración y se trató con calor en una corriente de nitrógeno durante 2 horas a 250ºC. De este modo se obtuvo la poliimida deseada.

La formación de la película se logró de la misma manera que se ha descrito en el Ejemplo 2, excepto en que se utilizaron las poliimidas A y B obtenidas en lugar de Ultem, formando de este modo películas de poliéster orientadas biaxialmente de 3,5 \mum de espesor. El Ejemplo 12 ilustra una película que contenía el 10% en peso de la poliimida A, mientras que el Ejemplo 13 ilustra una película que contenía el 10% en peso de la poliimida B.

Con respecto a cada una de las películas orientadas biaxialmente obtenidas aquí, en la Tabla 1 se muestran la viscosidad inherente, la rugosidad superficial y el índice de refracción en la dirección del espesor, y en la Tabla 2 se muestran la temperatura de transición vítrea, la temperatura de inicio tan \delta, el alargamiento de rotura en la dirección de la máquina, la contracción térmica a 150ºC en la dirección de la máquina, la resistencia de aislamiento a 125ºC y el voltaje de rotura del aislamiento a 125ºC.

Además, se formaron películas metalizadas para la utilización en un condensador resistente al calor y en condensadores de película con resistencia al calor de la misma manera que se utilizó en el Ejemplo 2. El voltaje de rotura del aislamiento a 125ºC y la vida de carga a 125ºC de cada uno de estos condensadores de película resistentes al calor se muestran en la Tabla 2.

Las películas de los Ejemplos 12 y 13 formadas mediante la utilización de poliimidas diferentes a Ultem, se encontraban dentro de los intervalos de temperatura de transición vítrea y alargamiento de rotura descritos en la presente invención. Mediante la aplicación de estas películas, se obtuvieron condensadores que tenían un voltaje de rotura del aislamiento elevado, una vida de carga superior y una resistencia al calor excelente.

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(Tabla pasa a página siguiente)

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Ejemplo 14

Este ejemplo muestra los resultados en los cuales se examinó la vida en carga a 150ºC con respecto a los Ejemplos 2, 3 y 11 y los Ejemplos Comparativos 1,3 y 6.

Los resultados de la evaluación se muestran en la Tabla 3. Debido a la frecuencia de potencial inferior que en el ensayo de carga a 125ºC descrito anteriormente, las películas de los ejemplos que representan la presente invención no se rompieron hasta las 2000 horas o más. Por el contrario, las películas de los ejemplos comparativos se rompieron más pronto, dado que estaban fuera de los intervalos de temperatura de transición vítrea y/o de alargamiento de rotura en la dirección de la máquina especificados por la presente invención.

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TABLA 3

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Aplicabilidad industrial

Según la presente invención, se obtiene una película de poliéster para la utilización en un condensador que tiene una elevada resistencia al calor que tiene una temperatura de transición vítrea elevada y un voltaje de rotura del aislamiento mejorado a una temperatura ambiente elevada. Además, la película de poliéster para la utilización en un condensador ha adoptado forma de una película metalizada, y un condensador de película obtenido a partir de dicha película metalizada para la utilización como condensador tiene un voltaje de rotura del aislamiento y una vida en carga excelentes a una temperatura ambiente elevada. Esta película de poliéster es aplicable extensivamente en los sectores de los condensadores y, por lo tanto, es significativa industrialmente.

Claims

1. Película de poliéster orientada biaxialmente para su utilización en un condensador, que tiene una elevada resistencia al calor, que comprende un poliéster (A) como componente principal y una poliimida (B), y que tiene una temperatura de transición vítrea en el intervalo de 105ºC a 145ºC y un alargamiento de rotura en la dirección de la máquina del 70% al 150%.

2. Película de poliéster para la utilización en un condensador que tiene una elevada resistencia al calor, según la reivindicación 1, que tiene una rugosidad superficial (Ra) en el intervalo de 10 nm a 140 nm.

3. Película de poliéster para la utilización en un condensador que tiene una elevada resistencia al calor, según la reivindicación 1, en la que el poliéster (A) es un poliéster que comprende principalmente tereftalato de etileno.

4. Película de poliéster para la utilización en un condensador que tiene una elevada resistencia al calor, según la reivindicación 1, en la que la poliimida (B) es una poliimida que comprende poliéter imida.

5. Película de poliéster para la utilización en un condensador que tiene una elevada resistencia al calor, según la reivindicación 1, que tiene una temperatura de inicio de la pérdida dieléctrica (tan \delta) en el intervalo de 85ºC a 120ºC.

6. Película de poliéster para la utilización en un condensador que tiene una elevada resistencia al calor, según la reivindicación 1, que tiene una resistencia de volumen de aislamiento (IR) en el intervalo de 1,0 x 10^{14} \Omega\cdotcm hasta 5,0 x 10^{16} \Omega\cdotcm a 125ºC.

7. Película de poliéster para la utilización en un condensador que tiene una elevada resistencia al calor, según la reivindicación 1, que tiene la poliimida (B) en un contenido en el intervalo del 5 al 30% en peso en base al peso total de dicha película.

8. Película de poliéster para la utilización en un condensador que tiene una elevada resistencia al calor, según la reivindicación 1, que tiene una contracción térmica no superior al 2,5% después de un periodo de 30 minutos a 150ºC.

9. Película metalizada para la utilización en un condensador que tiene una elevada resistencia al calor, que comprende una película de poliéster para la utilización en un condensador, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, y que tiene una capa metalizada dispuesta, como mínimo, sobre una superficie de dicha película.

10. Condensador que tiene una elevada resistencia al calor, que comprende una película metalizada para la utilización en un condensador, según la reivindicación 9.