JP2015066910A - Film for film capacitor, and method for producing the film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フィルムキャパシタ用フィルム及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a film for a film capacitor and a method for producing the same.
現在、ポリプロピレン樹脂(PP樹脂)、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET樹脂)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)及びポリエチレンナフタレート樹脂(PEN樹脂)の4種類の樹脂のいずれかから得られるフィルムを誘電層として、この誘電層の表面に金属蒸着層を電極として形成することで、フィルムキャパシタ用フィルムが実用化されている。 Currently, a dielectric layer is a film obtained from one of four types of resins, polypropylene resin (PP resin), polyethylene terephthalate resin (PET resin), polyphenylene sulfide resin (PPS resin), and polyethylene naphthalate resin (PEN resin). A film for a film capacitor has been put into practical use by forming a metal vapor deposition layer as an electrode on the surface of the dielectric layer.
ところで、ハイブリッド車の普及により、インバータ用として使用されるキャパシタには150℃以上の耐熱性が必要とされる。そして、PP樹脂製及びPET樹脂製のフィルムキャパシタ用フィルムは、PP樹脂の使用温度が105℃以下であり、PET樹脂の使用温度が125℃以下であるため、耐熱性が低い。このため、PP樹脂製又はPET樹脂製のフィルムキャパシタ用フィルムをハイブリッド車のキャパシタに適用するには、(1)軽量化の要請を無視して大型の冷却装置を設置する方法、(2)スペース効率を無視して熱源のエンジンルームから遠く離れた運転席側等にキャパシタを設置する方法を採用せざるを得ず、軽量化やコストの点が解決すべき問題となっている。 By the way, with the spread of hybrid vehicles, capacitors used for inverters are required to have a heat resistance of 150 ° C. or higher. And since the use temperature of PP resin is 105 degrees C or less and the use temperature of PET resin is 125 degrees C or less, the film for film capacitors made from PP resin and PET resin has low heat resistance. For this reason, in order to apply a film capacitor film made of PP resin or PET resin to a hybrid vehicle capacitor, (1) a method of installing a large cooling device ignoring the demand for weight reduction, (2) space A method of ignoring efficiency and installing a capacitor on the driver's seat or the like far away from the engine room of the heat source has to be adopted, and the weight reduction and cost are problems to be solved.
一方、PPS樹脂製のフィルムキャパシタ用フィルムは、使用温度が160℃以下で良好な耐熱性が得られるものの、絶縁破壊強さが低く、耐電圧性に劣るため、使用範囲が限定される。また、PEN樹脂製のフィルムキャパシタ用フィルムは、使用温度が160℃以下で良好な耐熱性が得られるものの、誘電損失が大きく、誘電正接の温度依存性が大きいので、使用範囲が限定される。 On the other hand, a film capacitor film made of PPS resin has good heat resistance at a use temperature of 160 ° C. or lower, but has a low dielectric breakdown strength and inferior voltage resistance. Moreover, the film for film capacitors made of PEN resin can provide good heat resistance at a use temperature of 160 ° C. or less, but has a large dielectric loss and a large temperature dependence of dielectric loss tangent, so that the use range is limited.
これに対し、ポリエーテルイミド樹脂(PEI樹脂)製のフィルムがフィルムキャパシタ用フィルムとして注目されている(例えば、特許文献1、2参照)。ポリエーテルイミド樹脂製のフィルムキャパシタ用フィルムは、ガラス転移点Tgが200℃以上で耐熱性に優れ、絶縁破壊強さが高く、耐電圧性に優れ、誘電正接の周波数依存性と温度依存性が小さいためフィルムキャパシタ用フィルムとして好適である。 On the other hand, a film made of polyetherimide resin (PEI resin) has attracted attention as a film for a film capacitor (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Films for film capacitors made of polyetherimide resin have a glass transition point Tg of 200 ° C. or higher, excellent heat resistance, high dielectric breakdown strength, excellent voltage resistance, and frequency dependence and temperature dependence of dielectric loss tangent. Since it is small, it is suitable as a film for a film capacitor.
しかしながら、フィルムキャパシタ用フィルムとして使用される熱可塑性樹脂製のフィルムは、摺動性に劣るため、例えば、フィルム製造時のフィルムの巻取りやスリット等の作業に支障を来したり、フィルムに皺が発生したり、フィルム製造時の案内ロール等に巻き付いたりという問題が生じることがある。また、キャパシタ組立て時にフィルムがブロッキングし、巻回されたフィルムを巻き解いた際に、フィルムが破断して、組立てに支障を来すことがある。このため、熱可塑性樹脂製のフィルムをフィルムキャパシタ用フィルムとして使用するには、摺動性を改良する必要がある。 However, a film made of a thermoplastic resin used as a film for a film capacitor is inferior in slidability. For example, the film winding or slitting work during film production may be hindered, or the film may be damaged. May occur, or may be wound around a guide roll or the like during film production. In addition, when the capacitor is assembled, the film may be blocked, and when the wound film is unwound, the film may be broken to hinder assembly. For this reason, in order to use a film made of a thermoplastic resin as a film for a film capacitor, it is necessary to improve the slidability.
摺動性の改良方法としては、摺動性改質剤を添加した熱可塑性樹脂を用いる方法が一般的である。しかしながら、例えば、特許文献3に開示されているような、熱可塑性結晶質樹脂内に摺動性改質剤(フィラー)を分散させてフィルム表面を粗化することにより、フィルムの摺動性を高める方法では、フィラー部分が欠点となって、フィルムの耐電圧性を低下させるという問題があった。 As a method for improving slidability, a method using a thermoplastic resin to which a slidability modifier is added is generally used. However, for example, the slidability of the film is improved by dispersing the slidability modifier (filler) in the thermoplastic crystalline resin as disclosed in Patent Document 3 to roughen the film surface. In the method of increasing, there is a problem that the filler portion becomes a defect and the voltage resistance of the film is lowered.
そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであって、生産性を向上させる摺動性及び耐電圧性を併せ持つフィルムキャパシタ用フィルム及びその製造方法を提供することを目的とする。 Then, this invention is made | formed in view of the said problem, Comprising: It aims at providing the film for film capacitors which has the slidability and voltage resistance which improve productivity, and its manufacturing method.
このような目的を達成するため、本発明は、以下の構成によって把握される。
(1)本発明のフィルムキャパシタ用フィルムは、フィルムキャパシタ用フィルムであって、少なくとも第1のフィルム層と、第2のフィルム層とを備え、前記第1のフィルム層と前記第2のフィルム層は、熱可塑性樹脂組成物から共押出により形成されることを特徴とする。
In order to achieve such an object, the present invention is grasped by the following configuration.
(1) The film for a film capacitor of the present invention is a film for a film capacitor, and includes at least a first film layer and a second film layer, and the first film layer and the second film layer. Is characterized in that it is formed from a thermoplastic resin composition by coextrusion.
(2)本発明のフィルムキャパシタ用フィルムは、(1)の構成において、前記フィルムが2μm以上10μm以下の厚さを有することを特徴とする。 (2) The film for a film capacitor of the present invention is characterized in that, in the configuration of (1), the film has a thickness of 2 μm or more and 10 μm or less.
(3)本発明のフィルムキャパシタ用フィルムは、(1)または(2)の構成において、前記フィルムが第3のフィルム層を備えることを特徴とする。 (3) The film for a film capacitor of the present invention is characterized in that, in the configuration of (1) or (2), the film includes a third film layer.
(4)本発明のフィルムキャパシタ用フィルムは、(1)ないし(3)のいずれかの構成において、前記フィルム層が摺動性改質剤を含有する摺動性改質フィルムを少なくとも1層含むことを特徴とする (4) The film for a film capacitor of the present invention includes at least one slidable modified film in which the film layer contains a slidable modifier in any one of the constitutions (1) to (3). It is characterized by
(5)本発明のフィルムキャパシタ用フィルムは、(4)の構成において、前記摺動性改質剤がポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする。 (5) The film for a film capacitor of the present invention is characterized in that, in the configuration of (4), the slidability modifier is polytetrafluoroethylene.
(6)本発明のフィルムキャパシタ用フィルムは、(1)ないし(5)のいずれかの構成において、前記熱可塑性樹脂組成物が結晶性樹脂組成物を含むことを特徴とする。 (6) The film for a film capacitor of the present invention is characterized in that, in any one of the constitutions (1) to (5), the thermoplastic resin composition contains a crystalline resin composition.
(7)本発明のフィルムキャパシタ用フィルムは、(1)ないし(6)のいずれかの構成において、前記熱可塑性樹脂組成物が非結晶性樹脂組成物を含むことを特徴とする。 (7) The film for a film capacitor of the present invention is characterized in that, in any one of the constitutions (1) to (6), the thermoplastic resin composition includes an amorphous resin composition.
(8)本発明のフィルムキャパシタ用フィルムは、(7)の構成において、前記非結晶性樹脂組成物がポリエーテルイミド樹脂組成物であることを特徴とする。 (8) The film for a film capacitor of the present invention is characterized in that, in the configuration of (7), the amorphous resin composition is a polyetherimide resin composition.
(9)本発明の(1)ないし(8)の構成のフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法は、複数の押出機から供給される前記熱可塑性樹脂組成物をフィードブロックにより多層に積層して合流させる工程と、前記フィードブロックと接続するTダイスから共押出法により押出し、溶融多層フィルムを得る工程と、前記溶融多層フィルムを圧着ロールと冷却ロールとの間に密着させて冷却する工程と、搬送ロール対と案内ロールとの間に配設される厚さ測定器で前記溶融多層フィルムの厚さを測定する工程と、測定された厚さに基づき、前記溶融多層フィルムを所定の厚さとなるように冷却ロールの周速度を制御する工程と、厚みが調整された前記溶融多層フィルムを巻取機で巻取管に巻取る工程とを含むことを特徴とする。 (9) In the method for producing a film for a film capacitor having the constitutions (1) to (8) of the present invention, the thermoplastic resin compositions supplied from a plurality of extruders are laminated in multiple layers by a feed block and merged. A step of extruding from a T-die connected to the feed block by a co-extrusion method to obtain a molten multilayer film, a step of bringing the molten multilayer film into close contact between a pressure-bonding roll and a cooling roll, and cooling; A step of measuring the thickness of the molten multilayer film with a thickness measuring device disposed between the pair and the guide roll, and based on the measured thickness, the molten multilayer film has a predetermined thickness It includes a step of controlling the peripheral speed of the cooling roll, and a step of winding the molten multilayer film whose thickness is adjusted around a winding tube with a winder.
(10)本発明のフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法は、(9)の構成において、前記所定の厚さが2μm以上10μm以下であることを特徴とする。 (10) The method for producing a film for a film capacitor of the present invention is characterized in that, in the configuration of (9), the predetermined thickness is 2 μm or more and 10 μm or less.
本発明によれば、生産性を向上させる摺動性及び耐電圧性を併せ持つフィルムキャパシタ用フィルム及びその製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the film for film capacitors which has the slidability and voltage resistance which improve productivity, and its manufacturing method can be provided.
以下、本発明を実施するための形態(以下、実施形態という。)について詳細に説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail.
本発明に係るフィルムキャパシタ用フィルム8は、少なくとも第1のフィルム層と、第2のフィルム層とを備え、前記第1のフィルム層と前記第2のフィルム層は、熱可塑性樹脂組成物から共押出により形成されている。 The film capacitor film 8 according to the present invention includes at least a first film layer and a second film layer, and the first film layer and the second film layer are made of a thermoplastic resin composition. It is formed by extrusion.
フィルムキャパシタ用フィルム8の厚みは、2〜10μmである。2μm未満であると、フィルムの引張強度が低下して複数の樹脂層を合流して複数層積層する工程で問題が生じるおそれがある。10μmを超えると、フィルムの厚みあたりの絶縁破壊強さが低下するため、耐電圧性向上の効果が薄くなる。 The film capacitor film 8 has a thickness of 2 to 10 μm. When the thickness is less than 2 μm, the tensile strength of the film is lowered, and there is a possibility that a problem may occur in the step of joining a plurality of resin layers and laminating a plurality of layers. If it exceeds 10 μm, the dielectric breakdown strength per thickness of the film is lowered, so that the effect of improving the voltage resistance is reduced.
熱可塑性樹脂組成物としては、ポリエチレン樹脂(PE樹脂)、ポリプロピレン樹脂(PP樹脂)、ポリアミド樹脂(PA樹脂)、ポリアセタール樹脂(POM樹脂)、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET樹脂)、超高分子量ポリエチレン樹脂(UHPE樹脂)、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)、ポリメチルペンテン樹脂(TPX樹脂)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK樹脂)、液晶ポリマー樹脂(LCP樹脂)、ポリテトラフロロエチレン樹脂(PTFE樹脂)及びシンジオタックチックポリスチレン樹脂等を含む群から選択される1つ又は複数の結晶質熱可塑性樹脂組成物を用いることができる。 The thermoplastic resin composition includes polyethylene resin (PE resin), polypropylene resin (PP resin), polyamide resin (PA resin), polyacetal resin (POM resin), polyethylene terephthalate resin (PET resin), ultra high molecular weight polyethylene resin ( UHPE resin), polybutylene terephthalate resin (PBT resin), polymethylpentene resin (TPX resin), polyphenylene sulfide resin (PPS resin), polyether ether ketone resin (PEEK resin), liquid crystal polymer resin (LCP resin), polytetra One or more crystalline thermoplastic resin compositions selected from the group including fluoroethylene resin (PTFE resin) and syndiotactic polystyrene resin can be used.
また、熱可塑性樹脂組成物は、ポリスチレン樹脂(PS樹脂)、アクリロニトリル/スチレン樹脂(AS樹脂)、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン樹脂(ABS樹脂)、メタクリル樹脂(PMMA樹脂)、塩化ビニル樹脂(PVC樹脂)、ポリカーボネイト樹脂(PC樹脂)、シクロオレフィンポリマー樹脂(COP樹脂)、ポリエーテルイミド樹脂(PEI樹脂)、ポリアレレート樹脂(PAR樹脂)、ポリサルホン樹脂(PSF樹脂)、ポリエーテルサルホン樹脂(PES樹脂)、ポリアミドイミド樹脂(PAI樹脂)等を含む群から選択される1つ又は複数の非結晶質熱可塑性樹脂組成物を用いることができる。 The thermoplastic resin composition includes polystyrene resin (PS resin), acrylonitrile / styrene resin (AS resin), acrylonitrile / butadiene / styrene resin (ABS resin), methacrylic resin (PMMA resin), and vinyl chloride resin (PVC resin). Polycarbonate resin (PC resin), cycloolefin polymer resin (COP resin), polyetherimide resin (PEI resin), polyallelate resin (PAR resin), polysulfone resin (PSF resin), polyethersulfone resin (PES resin) ), One or more amorphous thermoplastic resin compositions selected from the group comprising polyamideimide resin (PAI resin) and the like.
ポリエーテルイミド樹脂(PEI樹脂)製のフィルムキャパシタ用フィルムは、ガラス転移点Tgが200℃以上で耐熱性に優れ、絶縁破壊強さが高く耐電圧性に優れ、誘電正接の周波数依存性と温度依存性が小さいためフィルムキャパシタ用フィルムとして好適である。また、PEI樹脂は、1種類を単独または2種類以上をアロイ化あるいはブレンドして使用してもよい。 Films for film capacitors made of polyetherimide resin (PEI resin) have a glass transition point Tg of 200 ° C. or higher, excellent heat resistance, high dielectric breakdown strength, excellent voltage resistance, frequency dependence of dielectric loss tangent and temperature Since the dependency is small, it is suitable as a film for a film capacitor. One PEI resin may be used alone, or two or more PEI resins may be alloyed or blended.
さらに、PEI樹脂組成物としては、本発明の特性を損なわない範囲で、ポリイミド樹脂(PI樹脂)あるいはポリアミドイミド樹脂(PAI樹脂)等の熱可塑性ポリイミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK樹脂)あるいはポリエーテルケトン樹脂(PK樹脂)等のポリアリーレンケトン系樹脂、ポリサルホン樹脂(PSU樹脂)、ポリエーテルサルホン樹脂(PES樹脂)あるいはポリフェニレンサルホン樹脂(PPSU樹脂)等の芳香族ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリフェニレンサルフィド樹脂(PPS樹脂)、ポリフェニレンスルフィドスルホン樹脂、ポリフェニレンスルフィドケトン樹脂等のポリアリーレンサルフィド系樹脂、液晶ポリマー樹脂(LCP樹脂)等の公知の熱可塑性樹脂を添加することができる。液晶ポリマーはI型、II型あるはIII型のいずれ液晶ポリマーも使用可能である。 Furthermore, as a PEI resin composition, a thermoplastic polyimide resin such as a polyimide resin (PI resin) or a polyamideimide resin (PAI resin), or a polyether ether ketone resin (PEEK resin), as long as the characteristics of the present invention are not impaired. Or an aromatic polyether sulfone such as a polyarylene ketone resin such as a polyether ketone resin (PK resin), a polysulfone resin (PSU resin), a polyether sulfone resin (PES resin) or a polyphenylene sulfone resin (PPSU resin). Known thermoplastic resins such as polyarylene sulfide resins (PPS resins), polyarylene sulfide resins such as polyphenylene sulfide sulfone resins, polyphenylene sulfide ketone resins, and liquid crystal polymer resins (LCP resins) can be added. . As the liquid crystal polymer, any of liquid crystal polymers of type I, type II or type III can be used.
PEI樹脂の具体例としては、Tgが217℃のUltem 1010(SABIC イノベーティブプラスチックスジャパン社製、商品名)、Tgが217℃のUltem 9011(SABIC イノベーティブプラスチックスジャパン社製、商品名)、Tgが235℃のUltem CRS5001(SABIC イノベーティブプラスチックスジャパン社製、商品名)、Tgが247℃のUltem XH6050(SABIC イノベーティブプラスチックスジャパン社製、商品名)等が挙げられる。 Specific examples of PEI resin include Ultem 1010 (trade name, manufactured by SABIC Innovative Plastics Japan) having a Tg of 217 ° C., Ultem 9011 (trade name, manufactured by SABIC Innovative Plastics Japan, Inc.) having a Tg of 217 ° C., and Tg Examples include 235 ° C Ultem CRS5001 (trade name, manufactured by SABIC Innovative Plastics Japan), Ultem XH6050 (trade name, manufactured by SABIC Innovative Plastics Japan) having a Tg of 247 ° C.
摺動性改質剤としては、具体的にはポリジメチルシロキサン等のシリコーンオイル、炭素繊維やシリカ等のフィラー、フッ素樹脂を挙げられる。なかでも、フッ素樹脂は、耐電圧性に影響を及ぼさずに必要な摺動性を付与でき、300℃を超える成形加工温度においても熱的に安定であるという理由から好適である。 Specific examples of the slidability modifier include silicone oils such as polydimethylsiloxane, fillers such as carbon fibers and silica, and fluororesins. Among these, a fluororesin is preferable because it can provide necessary slidability without affecting the voltage resistance and is thermally stable even at a molding temperature exceeding 300 ° C.
フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE樹脂)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂(PFA樹脂)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピル共重合体樹脂(FEP樹脂)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体樹脂(ETFE樹脂)、ポリビニリデンフルオライド樹脂(PVDF樹脂)及びポリクロロトリフルオロエチレン樹脂(PCTFE樹脂)等を含む群から選択される1つ又は複数の樹脂を用いることができる。これらフッ素樹脂の中では、連続使用温度が200℃以上と耐熱性に優れ、コスト及び取り扱いやすさの点からPFA樹脂とFEP樹脂が好ましい。PFA樹脂とFEP樹脂は、単独あるいはブレンドして使用しても構わない。 The fluororesin is polytetrafluoroethylene resin (PTFE resin), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (PFA resin), tetrafluoroethylene-hexafluoropropyl copolymer resin (FEP resin), tetrafluoroethylene. -One or more resins selected from the group including ethylene copolymer resin (ETFE resin), polyvinylidene fluoride resin (PVDF resin), and polychlorotrifluoroethylene resin (PCTFE resin) can be used. . Among these fluororesins, PFA resin and FEP resin are preferable from the viewpoints of excellent heat resistance at a continuous use temperature of 200 ° C. or higher and cost and ease of handling. The PFA resin and the FEP resin may be used alone or in combination.
摺動性改質剤の添加量は、例えばフッ素樹脂の場合、熱可塑性樹脂100質量部に対して1.0質量部〜30.0質量部の範囲で添加され、好ましくは1.0質量部〜20.0質量部、より好ましくは1.0質量部〜10.0質量部の範囲である。フッ素樹脂の添加量が1.0質量部未満の場合は、フィルムキャパシタ用フィルムに摺動性を十分に付与することができない。30.0質量部を越えて添加してもフィルムキャパシタ用フィルムの摺動性改善効果に変化は無く、30.0質量部以下の添加量で十分である。さらに、30.0質量部を越えて添加するとフッ素樹脂の割合が多くなるため絶縁破壊電圧が低下し、フィルムキャパシタ用フィルムとしての適性が低下する。その上、引張強度が低下し、フィルムキャパシタ用フィルムの製造中に破断しやくなるため薄いフィルムキャパシタ用フィルムの製造が困難になったり、フィルムキャパシタ用フィルムに穴開きが発生したり、金属の蒸着性能に悪影響を及ぼす虞がある。 For example, in the case of a fluororesin, the amount of the slidability modifier added is 1.0 to 30.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic resin, preferably 1.0 parts by mass. It is -20.0 mass parts, More preferably, it is the range of 1.0 mass part-10.0 mass parts. When the addition amount of the fluororesin is less than 1.0 part by mass, the slidability cannot be sufficiently imparted to the film for a film capacitor. Even if added over 30.0 parts by mass, the effect of improving the slidability of the film for film capacitors does not change, and an addition amount of 30.0 parts by mass or less is sufficient. Furthermore, when it is added in excess of 30.0 parts by mass, the ratio of the fluororesin is increased, so that the dielectric breakdown voltage is lowered and the suitability as a film for a film capacitor is lowered. In addition, the tensile strength is reduced and the film is easily broken during the production of the film for a film capacitor, making it difficult to produce a thin film for a film capacitor, generating holes in the film for a film capacitor, or depositing a metal. May adversely affect performance.
フィルムキャパシタ用フィルム8における各層の構成は、特に限定はないが、例えば、図1(a)に示すような表層1を摺動性改質フィルムから形成された摺動層Aとし、中央層を熱可塑性樹脂フィルムから形成された絶縁層Bとしたもの、図1(b)に示すような表層1及び中央層を摺動層Aとしたもの、図1(c)に示すような表層1及び表層2を摺動層Aとし中央層を絶縁層Bとしたもの、図1(d)に示すような表層1を摺動層Aとし中央層及び表層2を絶縁層Bとしたもの、図1(e)に示すような表層1、中央層、表層2を摺動層Aとしたものが挙げられる。フィルムを2層とすることで、各層で発生する欠点部が相互に補填され、絶縁破壊電圧(V/μm)の最小値が改善し、結果、耐電圧性が向上する。また、フィルムの積層数を3層、4層と積層数を増やすことで、よりいっそう欠点部が補填され、さらに耐電圧性が向上する。
The configuration of each layer in the film for film capacitor 8 is not particularly limited. For example, the surface layer 1 as shown in FIG. 1A is a sliding layer A formed from a slidable modified film, and the central layer is An insulating layer B formed from a thermoplastic resin film, a surface layer 1 as shown in FIG. 1B and a central layer as a sliding layer A, a surface layer 1 as shown in FIG. The
摺動性改質剤の添加による耐電圧性の低下は、フィルムキャパシタ用フィルム8を2層(摺動層/絶縁層)、あるいは3層(摺動層/絶縁層/摺動層)の積層構造とすることで、キャパシタの加工に不可欠である摺動性、耐電圧性が確保できる。また、4層以上とするときは、(摺動層/絶縁層/絶縁層/摺動層)のように、表層1及び表層2を摺動層とし、中央層を複数層の絶縁層とすることで、特に耐電圧性が向上する。
Decreasing withstand voltage due to the addition of the slidability modifier is the film capacitor film 8 having two layers (sliding layer / insulating layer) or three layers (sliding layer / insulating layer / sliding layer). By adopting a structure, it is possible to ensure the slidability and voltage resistance that are indispensable for the processing of capacitors. When the number of layers is four or more, as shown in (sliding layer / insulating layer / insulating layer / sliding layer), surface layer 1 and
フィルムキャパシタ用フィルム8における各層の厚みの構成比は、同種類のフィルムの積層、すなわち、熱可塑性樹脂フィルム同士、あるいは、摺動性改質熱可塑性樹脂フィルム同士の場合は、特に限定なく使用することができる。異種フィルムを組み合わせて積層する場合、耐電圧性を確保するために、摺動性改質熱可塑性樹脂フィルムは、熱可塑性樹脂フィルムよりも厚くすることが好ましい。さらに、3層積層フィルムの場合は、中央層の摺動性改質熱可塑性樹脂フィルムは、表層の熱可塑性樹脂フィルムの合計よりも厚くすることが好ましく、耐電圧性の最小値を抑制しつつ摺動性を確保するためには、各層の厚みの比を表層1:中央層:表層2=(0.1以上0.5以下):(4.0以上4.8以下):(0.1以上0.5以下)とすることが好ましい。
The composition ratio of the thickness of each layer in the film for film capacitor 8 is used without particular limitation in the case of lamination of the same type of film, that is, between thermoplastic resin films or slidable modified thermoplastic resin films. be able to. When laminating a combination of different types of films, the slidable modified thermoplastic resin film is preferably thicker than the thermoplastic resin film in order to ensure voltage resistance. Further, in the case of a three-layer laminated film, the slidable modified thermoplastic resin film of the central layer is preferably thicker than the total of the thermoplastic resin films of the surface layer, while suppressing the minimum value of voltage resistance. In order to ensure the slidability, the ratio of the thicknesses of the respective layers is determined as follows: surface layer 1: center layer:
次に、本発明におけるフィルムキャパシタ用フィルム8の製造方法であるフィードブロック4を有する
7を用いた溶融共押出成形法について説明する。
Next, the melt coextrusion molding method using 7 having the feed block 4 which is a method for producing the film for film capacitor 8 in the present invention will be described.
従来、フィルムキャパシタ用フィルムを製造する方法としては、Tダイスを用いた溶融押出成形法が挙げられる(特許文献4参照。)。これは、例えば、2層積層フィルムの場合、溶融した熱可塑性樹脂成形材料を、Tダイスのリップ部から押出し、所定厚み及び所定幅に成形したフィルムを、送り出し機から送り出した成形、冷却、固化済の熱可塑性樹脂フィルムとともに、引取機の標準表面冷却ロールの外周面上に引き取って積層し、圧着ロールで押しつけることにより所定厚みに調整するとともに、冷却、固化し、搬送ロール対で搬送して巻取機に巻取って製造する方法である。 Conventionally, as a method for producing a film for a film capacitor, there is a melt extrusion molding method using a T die (see Patent Document 4). For example, in the case of a two-layer laminated film, a molten thermoplastic resin molding material is extruded from the lip portion of a T die, and a film formed into a predetermined thickness and a predetermined width is formed, cooled, and solidified by a feeder. Along with the finished thermoplastic resin film, it is drawn and laminated on the outer peripheral surface of the standard surface cooling roll of the take-up machine, adjusted to a predetermined thickness by pressing with a crimping roll, cooled, solidified, and conveyed by a pair of conveying rolls It is the method of winding and manufacturing to a winding machine.
このTダイスを用いた溶融押出成形法では、Tダイスのリップ部から、冷却ロールに溶融フィルム状物が接するまでの距離(エアギャップ)が長く、温度の低下により溶融フィルム状物が固化し、フィルムどうしの接着性が低下することや、各層の膜厚の精度が低下すること、厚さ10μm以下のフィルムを作製することが困難となっていた。したがって、フィルムを薄く形成できる点及び量産性の点から、本発明におけるフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法であるフィードブロックを有するTダイスを用いた溶融共押出成形法で製造する。各層用の熱可塑性樹脂組成物を含む成形材料を、それぞれ二軸押出混練機で溶融混練し、それらを押出機の先端に配置されたフィードブロックにより溶融樹脂を層流の状態とし、Tダイス先端のリップ部から溶融樹脂を溶融共押出しして積層し、この溶融多層フィルムを引取機内の圧着ロールと冷却ロールとの間に密着させて冷却し、次いで巻取機で巻取管に順次巻取り、フィルムキャパシタ用フィルムとして提供する。 In the melt extrusion method using the T die, the distance (air gap) from the lip portion of the T die to the contact of the molten film with the cooling roll is long, and the molten film is solidified due to a decrease in temperature. It has been difficult to produce a film having a thickness of 10 μm or less because the adhesiveness between the films is lowered, the accuracy of the film thickness of each layer is lowered. Therefore, it manufactures by the melt coextrusion method using the T die which has a feed block which is the manufacturing method of the film for film capacitors in this invention from the point which can form a film thinly, and the point of mass-productivity. The molding material containing the thermoplastic resin composition for each layer is melt-kneaded with a twin-screw extrusion kneader, and the molten resin is made into a laminar flow state by a feed block disposed at the tip of the extruder, and the tip of the T die The molten resin is melt co-extruded from the lip of the laminate and laminated, and this molten multilayer film is cooled by closely contacting between the crimping roll and the cooling roll in the take-up machine, and then taken up sequentially on the take-up tube by the winder Provided as a film for a film capacitor.
図2及び図3に基づいて、本発明の実施形態の実施例1に係る3層積層ポリエーテルイミド樹脂(PEI樹脂)フィルムの製造方法について、詳細に説明する。 Based on FIG.2 and FIG.3, the manufacturing method of the 3 layer lamination | stacking polyetherimide resin (PEI resin) film which concerns on Example 1 of embodiment of this invention is demonstrated in detail.
図2に示すように、実施例1に係る3層積層PEI樹脂フィルムの製造装置である3層Tダイス押出装置は、成形材料を投入する材料投入ホッパー2、押出機1A、押出機1B、押出機1C、フィードブロック4、Tダイス7、圧着ロール9、標準表面冷却ロール10a、粗表面冷却ロール10b、引取機11、巻取機15を備えている。
As shown in FIG. 2, a three-layer T die extrusion apparatus, which is a three-layer laminated PEI resin film manufacturing apparatus according to Example 1, includes a
押出機1A、押出機1B、押出機1Cは、それぞれ押出スクリュー(図示せず)で、材料投入ホッパー2から投入されたPEI樹脂組成物の成形材料を混合、撹拌しながらフィードブロック4方向に搬送すると共に、シリンダー(図示せず)に組み込まれた電熱手段で、成形材料を加熱・溶融する。このようにして溶融されて搬送されるPEI樹脂組成物を含む成形材料は、接続管3を介してフィードブロック4に送給される。
フィードブロック4では、図3に示すように、押出機1A〜1Cからそれぞれ供給された成形材料はセレクタプラグ5を介して合流部51において多層に合流する。合流した成形材料は、ダイプレート6を介して単一マニホールドからなるTダイス7に供給される。
In the feed block 4, as shown in FIG. 3, the molding materials respectively supplied from the extruders 1 </ b> A to 1 </ b> C are joined in multiple layers at the
Tダイス7では、所定圧力で溶融成形材料を押出し、Tダイス7のリップ部7aから所定厚み、所定幅のフィルム8を成形する。このようにして成形されたフィルム8は、引取機11の標準表面冷却ロール10aの外周面上に引き取って、圧着ロール9で押しつけることにより所定厚みに調整すると共に、冷却、固化し、フィルムの厚みを厚み測定器14で測定する。そして、フィルム8を搬送ロール対12、13で巻取機15に搬送される。
In the T die 7, the melt molding material is extruded at a predetermined pressure, and a film 8 having a predetermined thickness and a predetermined width is formed from the
搬送ロール対12、13と案内ロール15aとの間には、厚み測定器14が配設されており、所望の厚さ、例えば2μm以上10μ以下となるように、厚み測定器14で測定された厚さに基づいて、冷却ロール10a、10bの周速度を調整、制御するようになっている。そして、巻き取り機15内の案内ロール15a、15b、15cを介して巻取管16に巻取って製造することができる。
A
なお、この種の共押出装置としては、上述したフィードブロック4にセレクタプラグ5を設けた分配プラグ方式に限らず、フィードブロック4に対しセレクタプレートを設けた分配プレート方式を採用することもできる。
The coextrusion apparatus of this type is not limited to the distribution plug system in which the
以下、本発明のフィルムキャパシタ用フィルムの実施例1〜8及び比較例1、2を、表1、図2を用いて説明する。 Hereinafter, Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 of the film capacitor film of the present invention will be described with reference to Table 1 and FIG.
(試料フィルムの調整)
図2に示す3層Tダイス押出装置を用いて、比較例1〜2及び実施例1〜8のフィルムを作製した。なお、各樹脂の形成層は、押出機1Bに入れた樹脂が中央層、押出機1Aに入れた樹脂が表層1(巻き内面側)、押出機1Cに入れた樹脂が表層2(巻き外面側)となる。各層の厚みは、各押出機の押出量により調整した。
(Adjustment of sample film)
Films of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 to 8 were produced using a three-layer T die extrusion apparatus shown in FIG. In addition, as for the formation layer of each resin, the resin put into the
(比較例1)
熱可塑性樹脂組成物としてポリエーテルイミド樹脂(PEI樹脂)を用い、図2に示す3層Tダイス押出装置を用いて、押出機1BにPEI樹脂を投入し、厚み5μmの単層フィルムを作製した。PEI樹脂は、Ultem 9011(SABIC イノベーティブプラスチックスジャパン社製、商品名)を使用した。
(Comparative Example 1)
A polyetherimide resin (PEI resin) was used as the thermoplastic resin composition, and the PEI resin was introduced into the
(実施例1)
熱可塑性樹脂組成物としてポリエーテルイミド樹脂(PEI樹脂)を用い、図2に示す3層Tダイス押出装置を用いて、押出機1A、1B、1CにそれぞれPEI樹脂を投入し、各層の厚みが表層1:中央層:表層2=1:3:1となるように各押出機の材料押出量を調整し、厚み5μmの3層積層フィルムを作製した。PEI樹脂は、Ultem 9011(SABIC イノベーティブプラスチックスジャパン社製、商品名)を使用した。
Example 1
Polyetherimide resin (PEI resin) is used as the thermoplastic resin composition, and the PEI resin is introduced into each of the
(実施例2〜3)
図2に示す3層Tダイス押出装置を用いて、押出機1Aに摺動性改質PEI樹脂を投入し、さらに、押出機1B、1CにPEI樹脂を投入し、厚み5μmの3層積層フィルムを作製した。PEI樹脂は、Ultem 9011(SABIC イノベーティブプラスチックスジャパン社製、商品名)を使用し、摺動性改質PEI樹脂は、Ultem 9011にPFA樹脂を配合したものを使用した。各層の厚みの比は、実施例2が表層1:中央層:表層2=2:2:1、実施例3が表層1:中央層:表層2=1:3:1となるように各押出機の材料押出量を調整した。
(Examples 2-3)
Using the three-layer T-die extrusion apparatus shown in FIG. 2, the slidability modified PEI resin is introduced into the
(実施例4〜6)
図2に示す3層Tダイス押出装置を用いて、押出機1B、1Cに摺動性改質PEI樹脂を投入し、さらに、押出機1AにPEI樹脂を投入し、厚み5μmの3層積層フィルムを作製した。PEI樹脂は、Ultem 9011(SABIC イノベーティブプラスチックスジャパン社製、商品名)を使用し、摺動性改質PEI樹脂は、Ultem 9011にPFA樹脂を配合したものを使用した。各層の厚みの比は、実施例4が表層1:中央層:表層2=1:3:1、実施例5が表層1:中央層:表層2=0.5:4:0.5、実施例6が表層1:中央層:表層2=0.25:4.5:0.25となるように各押出機の材料押出量を調整した。
(Examples 4 to 6)
Using the three-layer T-die extrusion apparatus shown in FIG. 2, the sliding property modified PEI resin is introduced into the
(比較例2)
図2に示す3層Tダイス押出装置を用いて、押出機1Bに摺動性改質PEI樹脂を投入し、厚み5μmの単層フィルムを作製した。摺動性改質PEI樹脂は、Ultem 9011(SABIC イノベーティブプラスチックスジャパン社製、商品名)にPFA樹脂を配合したものを使用した。
(Comparative Example 2)
Using the three-layer T-die extrusion apparatus shown in FIG. 2, the slidability modified PEI resin was introduced into the
(実施例7)
図2に示す3層Tダイス押出装置を用いて、押出機1B、1Cに摺動性改質PEI樹脂を投入し、厚み5μmの2層積層フィルムを作製した。摺動性改質PEI樹脂は、Ultem 9011(SABIC イノベーティブプラスチックスジャパン社製、商品名)にPFA樹脂を配合したものを使用した。各層の厚みの比は、表層1:中央層(+表層2)=1:4となるように各押出機の材料押出量を調整した。
(Example 7)
Using the three-layer T-die extrusion apparatus shown in FIG. 2, the slidability modified PEI resin was introduced into the
(実施例8)
図2に示す3層Tダイス押出装置を用いて、押出機1A、1B、1Cに摺動性改質PEI樹脂を投入し、厚み5μmの3層積層フィルムを作製した。摺動性改質PEI樹脂は、Ultem 9011(SABIC イノベーティブプラスチックスジャパン社製、商品名)にPFA樹脂を配合したものを使用した。各層の厚みの比は、表層1:中央層:表層2=1:3:1となるように各押出機の材料押出量を調整した。
(Example 8)
Using the three-layer T-die extruder shown in FIG. 2, the slidability-modified PEI resin was introduced into the
(測定と評価)
(フィルムの厚み)
フィルムキャパシタ用フィルムの厚みは、接触式の厚み計(Mahr社製 商品名:電子マイクロメータミロトロン1240)を使用し、フィルム幅方向19点、フィルム流れ方向5箇所の95点箇所の平均厚みにより求めた。
(Measurement and evaluation)
(Film thickness)
The thickness of the film for a film capacitor is determined by the average thickness of 95 points at 19 points in the film width direction and 5 points in the film flow direction using a contact-type thickness meter (trade name: Electronic Micrometer Myrotron 1240 manufactured by Mahr). Asked.
(表面粗さ)
フィルムキャパシタ用フィルムの算術平均粗さRaと最大高さRzは、JISB0601−2001に準じて測定を行った。十点平均粗さRz94は、JISB0601−1994に準じて測定を行った。
(Surface roughness)
The arithmetic average roughness Ra and the maximum height Rz of the film for a film capacitor were measured according to JISB0601-2001. Ten-point average roughness Rz94 was measured according to JISB0601-1994.
(静摩擦係数及び動摩擦係数)
フィルムキャパシタ用フィルムの静摩擦係数及び動摩擦係数は、JIS K 7125−1999に準拠し、測定した。具体的には、万能材料試験機(エー・アンド・デイ社製、テンシロン)を使用し、23℃、50%RHの環境下にて、試験速度100mm/min、垂直荷重1.96N平面圧子仕様でフィルム表裏間の摩擦抵抗を測定した。
(Static friction coefficient and dynamic friction coefficient)
The static friction coefficient and the dynamic friction coefficient of the film for a film capacitor were measured according to JIS K 7125-1999. Specifically, a universal material testing machine (A & D, Tensilon) is used and the test speed is 100 mm / min and the vertical load is 1.96 N flat indenter specification in an environment of 23 ° C. and 50% RH. The friction resistance between the film front and back was measured.
(耐電圧性)
フィルムキャパシタ用フィルムの耐電圧性(絶縁破壊電圧)は、JISC2110−1994に準拠し、気中法による短時間絶縁破壊試験で最小値(Min)、最大値(Max)、平均値(Ave)、標準偏差(σ)を測定した。この測定は、23℃の環境下で実施した。電極の形状は、円柱状(上部形状 直径:25mm、高さ:25mm、下部形状 直径:25mm、高さ:15mm)を使用した。
(Withstand voltage)
The withstand voltage (dielectric breakdown voltage) of the film for a film capacitor is based on JIS C2110-1994, and is a minimum value (Min), a maximum value (Max), an average value (Ave), Standard deviation (σ) was measured. This measurement was performed in an environment of 23 ° C. The shape of the electrode was a columnar shape (upper shape diameter: 25 mm, height: 25 mm, lower shape diameter: 25 mm, height: 15 mm).
比較例1〜2及び実施例1〜8で作製したフィルムの層厚み(μm)、耐電圧性(V/μm)、静摩擦係数、動摩擦係数、冷却ロール側の内面表面粗さ(μm)の測定結果を表1に示す。 Measurement of the layer thickness (μm), voltage resistance (V / μm), static friction coefficient, dynamic friction coefficient, and inner surface roughness (μm) on the cooling roll side of the films prepared in Comparative Examples 1-2 and Examples 1-8 The results are shown in Table 1.
実施例1の共押出による3層積層フィルム(絶縁層/絶縁層/絶縁層)においては、厚み1μmあたりの耐電圧性(絶縁破壊電圧)の最小値は、比較例1の単層フィルム(絶縁層)の149V/μmから191V/μm、同じく平均値は、比較例1の単層フィルムの261V/μmから296V/μmへと顕著に増加している。 In the three-layer laminated film (insulating layer / insulating layer / insulating layer) by coextrusion in Example 1, the minimum value of withstand voltage (dielectric breakdown voltage) per 1 μm thickness is the single layer film (insulating) in Comparative Example 1. 149 V / μm to 191 V / μm, and the average value of the single layer film of Comparative Example 1 is significantly increased from 261 V / μm to 296 V / μm.
また、実施例7(摺動層/摺動層)においては、摺動性改質剤をPEI樹脂に添加することで、摺動性の指標の一つである動摩擦係数が、比較例1(絶縁層)の0.71から0.40と減少している。一方、厚み1μmあたりの耐電圧性(絶縁破壊電圧)の最小値は、比較例2(摺動層)の113V/μmから167V/μmへと顕著に増加している。 Further, in Example 7 (sliding layer / sliding layer), by adding a slidability modifier to the PEI resin, the dynamic friction coefficient, which is one of the slidability indicators, is shown in Comparative Example 1 ( Insulating layer) is reduced from 0.71 to 0.40. On the other hand, the minimum value of withstand voltage (dielectric breakdown voltage) per 1 μm thickness is significantly increased from 113 V / μm in Comparative Example 2 (sliding layer) to 167 V / μm.
比較例2(摺動層)、実施例7(摺動層/摺動層)及び実施例8(摺動層/摺動層/摺動層)の結果から、摺動性改質剤添加PEI樹脂フィルムにおいては、積層枚数が単層から2層、3層と増加するにつれて、摺動性をほぼ維持したまま、厚み1μmあたりの耐電圧性は平均値、最小値ともに増加しているのがわかる。 From the results of Comparative Example 2 (sliding layer), Example 7 (sliding layer / sliding layer) and Example 8 (sliding layer / sliding layer / sliding layer), the sliding property modifier added PEI In the resin film, as the number of laminated layers increases from a single layer to 2 layers and 3 layers, the withstand voltage per 1 μm thickness increases both in the average value and the minimum value while maintaining the slidability. Recognize.
実施例1(耐電圧層/絶縁層/耐電圧層)、実施例3(摺動層/絶縁層/耐電圧層)及び実施例4(摺動層/絶縁層/摺動層)の結果から、表層に摺動層(摺動性改質剤添加PEI樹脂フィルム層)を設けることにより、動摩擦係数及び静摩擦係数が減少し、摺動性の改善がみられた。 From the results of Example 1 (withstand voltage layer / insulating layer / withstand voltage layer), Example 3 (sliding layer / insulating layer / withstand voltage layer) and Example 4 (sliding layer / insulating layer / sliding layer) By providing a sliding layer (sliding property modifier added PEI resin film layer) on the surface layer, the dynamic friction coefficient and the static friction coefficient were reduced, and the sliding property was improved.
このように、熱可塑性樹脂組成物から共押出により形成される樹脂フィルム層を少なくとも2層積層したフィルムを適用することで、同じ厚みの熱可塑性樹脂製フィルムであっても、摺動性を維持したまま、欠点部の相互補填効果が発生して、耐電圧性の向上が達成される。同様に、摺動性改質剤の添加による耐電圧性の低下も、共押出による多層化により、耐電圧性の向上が達成される。 Thus, by applying a film obtained by laminating at least two resin film layers formed by coextrusion from a thermoplastic resin composition, slidability is maintained even for thermoplastic resin films having the same thickness. As a result, the effect of mutual compensation of the defective portions occurs, and the improvement of the withstand voltage is achieved. Similarly, with respect to a decrease in voltage resistance due to the addition of a slidability modifier, an increase in voltage resistance is achieved by multilayering by coextrusion.
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが、当業者には明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, it cannot be overemphasized that the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. Further, it is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.
A 摺動層
B 絶縁層
1A 押出機A
1B 押出機B
1C 押出機C
2 材料投入ホッパー
3 接続管
4 フィードブロック
5 セレクタプラグ
51 合流部
6 ダイプレート
7 Tダイス
7a リップ部
8 フィルムキャパシタ用フィルム
9 圧着ロール
10a 標準表面冷却ロール
10b 粗表面冷却ロール
11 引取機
12、13 搬送ロール対
14 厚み測定器
15 巻取機
15a、15b、15c 案内ロール
16 巻取管
A Sliding layer
1B Extruder B
1C Extruder C
2 Material input hopper 3 Connecting pipe 4
Claims (10)
少なくとも第1のフィルム層と、第2のフィルム層とを備え、
前記第1のフィルム層と前記第2のフィルム層は、熱可塑性樹脂組成物から共押出により形成することを特徴とするフィルムキャパシタ用フィルム。 A film for a film capacitor,
Comprising at least a first film layer and a second film layer;
The film for a film capacitor, wherein the first film layer and the second film layer are formed from a thermoplastic resin composition by coextrusion.
複数の押出機から供給される前記熱可塑性樹脂組成物をフィードブロックにより多層に積層して合流させる工程と、
前記フィードブロックと接続するTダイスから共押出法により押出し、溶融多層フィルムを得る工程と、
前記溶融多層フィルムを圧着ロールと冷却ロールとの間に密着させて冷却する工程と、
搬送ロール対と案内ロールとの間に配設される厚さ測定器で前記溶融多層フィルムの厚さを測定する工程と、
測定された厚さに基づき、前記溶融多層フィルムを所定の厚さとなるように冷却ロールの周速度を制御する工程と、
厚みが調整された前記溶融多層フィルムを巻取機で巻取管に巻取る工程とを含むことを特徴とするフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法。 It is a manufacturing method of the film for film capacitors of any one of Claims 1 thru | or 8, Comprising:
A step of laminating and joining the thermoplastic resin composition supplied from a plurality of extruders in multiple layers by a feed block;
Extruding by a coextrusion method from a T die connected to the feed block to obtain a molten multilayer film;
A step of closely cooling the molten multilayer film between a pressure roll and a cooling roll;
A step of measuring the thickness of the molten multilayer film with a thickness measuring device disposed between a pair of conveying rolls and a guide roll;
Controlling the peripheral speed of the cooling roll based on the measured thickness so that the molten multilayer film has a predetermined thickness;
A method for producing a film for a film capacitor, the method comprising: winding the molten multilayer film, the thickness of which is adjusted, on a winding tube with a winder.
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