JP5427712B2 - 誘電体シート - Google Patents
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Description
このような誘電体シートに対しては、次のような要望がある。
これにより、ハイブリッドカーや燃料電池車等のコンデンサ材料として使用した場合、耐電圧性が不充分なものとなっていた。
上記変性ポリビニルアセタール樹脂は、少なくとも下記一般式(1)、(2)、(3)及び(4)で表される構造単位を有する。
これにより、本発明の誘電体シートは、適度な強度及び柔軟性を有するものとなる。
更に、上記変性ポリビニルアセタール樹脂は、造膜性に優れた熱可塑性樹脂であるため、溶剤の揮発のみでフィルム化することができる。このため、未硬化状態のシートでも、充分な強度を有し、ハンドリング可能であり、高速でシート成形することができる。
なお、本明細書において、アセタール化度の計算方法としては、変性ポリビニルアセタール樹脂のアセタール基が2個の水酸基をアセタール化して得られたものであることから、アセタール化された2個の水酸基を数える方法を採用してアセタール化度のモル%を計算する。
このため、本発明の誘電体シートは、上記変性ポリビニルアセタール樹脂を単独で使用してもよいが、変性ポリビニルアセタール樹脂とエポキシ樹脂とを混合して用いたとしても両者の界面に電界集中が発生して耐電圧性が低下するという問題点を解決することが可能となり、耐電圧性や柔軟性に優れた誘電体シートを得ることができる。
上記β−ジカルボニル基の付加方法としては特に限定されず、従来公知の方法を用いることができ、例えば、ジメチルスルホキシド(DMSO)溶液中に4−メチレン−2−オキセタノン等を添加する方法等が挙げられる。
また、上記中和工程の前後に、水等を用いて得られた変性ポリビニルアセタール樹脂を洗浄することが好ましい。なお、洗浄水中に含まれる不純物の混入を防ぐため、洗浄は純水で行うことがより好ましい。
上記エポキシ樹脂を含有することで耐熱性が向上するため耐電圧性を向上させることができる。
上記硬化剤としては、例えば、ジシアンジアミド、イミダゾール類、芳香族アミン類、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂等が挙げられる。
上記芳香族アミン類としては、メタキシリレンジアミン等が好ましい。
また、室温での活性が低く、加熱やUV処理などにより活性化する潜在性硬化剤等を用いてもよい。
上記誘電体セラミックとしては、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸カルシウム(CaTiO3)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、チタン酸鉛(PbTiO3)及びPbTi1/2Zr1/2O3等のチタン酸鉛系セラミックス、チタン酸マグネシウム系セラミックス、チタン酸ビスマス系セラミックス、その他チタン酸金属系セラミックス、Pb(Mg2/3Nb1/3)O3、Ba(SnxMgyTaz)O3、Ba(ZrxZnyTaz)O3、TiO2、ZrO2、SnO2、酸化アルミニウム系セラミックス、酸化ジルコニウム系セラミックス、ジルコン酸鉛系セラミックス、ジルコン酸バリウム系セラミックス、その他ジルコン酸金属系セラミック、鉛複合酸化物系セラミックス、その他の公知の高誘電率を有する誘電体セラミックスが挙げられる。
これらは単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
また、これらの高誘電率を有する誘電体セラミックスを無機質又は有機質で表面処理したものを用いてよい。更に、その形状については特に限定されない。
また、本発明の誘電体シートにおける上記誘電体粒子の含有量は、20〜70体積%であることが好ましい。
上記導電層を形成する方法としては特に限定されず、例えば、誘電体シートの一方又は両方の主面に金属箔を形成することで導電層としてもよく、メッキ法により導電層を形成してもよい。また、CVD法等の薄膜形成方法により導電層を形成してもよい。
図1は、本発明の誘電体シートを用いて作製した巻回型のフィルムコンデンサ(巻回型コンデンサ)の一例を示す模式図である。
このフィルムコンデンサ3は、一方の主面に電極2が形成された誘電体シート1と、同じく一方主面に電極が形成された誘電体シートを巻回することにより形成されている。
本発明の誘導体シートは、柔軟性に優れることから、このような巻回を行う必要がある誘導体シートにも好適に使用することができる。また、高い耐電圧性を有することから、信頼性の高いフィルムコンデンサを製造することができる。
(変性ポリビニルアセタール樹脂の作製)
ケン化度99モル%、上記一般式(5)で表されるR2を有する構造単位含有量が2モル%の変性ポリビニルアルコール100重量部を1000重量部の蒸留水に加温溶解した後、20℃に保ち、これに35%塩酸70重量部を加え、更にアセトアルデヒド80重量部を添加した。反応終了後、蒸留水にて10時間流水洗浄し、水酸化ナトリウムを添加して溶液のpHを8に調整した。
次に、蒸留水により溶液を2時間流水洗浄した後、脱水、乾燥して変性ポリビニルアセタール樹脂を得た。得られた変性ポリビニルアセタール樹脂の残存水酸基量(上記一般式(1)で表される構造単位含有量)は22モル%、アセタール単位含有量(上記一般式(2)で表される構造単位含有量)は75モル%、アセチル単位含有量(上記一般式(3)で表される構造単位含有量)は1モル%、上記一般式(5)で表されるR2を有する構造単位含有量(上記一般式(4)で表される構造単位含有量)は2モル%であった。
チタン酸ストロンチウム粉100重量部を、MEK25重量部とトルエン25重量部との混合溶媒に加えて分散させ、1次分散液とした。上述で得られた変性ポリビニルアセタール樹脂30重量部をMEK135重量部とトルエン135重量部との混合溶媒に溶解させ、1次分散液に全量加えた後、メタキシリレンジアミン0.6重量部を添加し、12時間攪拌させた。得られた溶液を乾燥後の厚みが10μmになるように離型PET上に塗工し、70℃で1時間乾燥後、さらに100℃で1時間乾燥させることにより誘電体シートを得た。
(変性ポリビニルアセタール樹脂の作製)
ケン化度99モル%、上記一般式(6)で表されるR2を有する構造単位含有量が4モル%の変性ポリビニルアルコール100重量部を1000重量部の蒸留水に加温溶解した後、20℃に保ち、これに35%塩酸70重量部を加え、更にアセトアルデヒド75重量部を添加した。反応終了後、蒸留水にて10時間流水洗浄し、水酸化ナトリウムを添加して溶液のpHを8に調整した。
次に、蒸留水により溶液を2時間流水洗浄した後、脱水、乾燥して変性ポリビニルアセタール樹脂を得た。得られた変性ポリビニルアセタール樹脂の残存水酸基量(上記一般式(1)で表される構造単位含有量)は26モル%、アセタール単位含有量(上記一般式(2)で表される構造単位含有量)は69モル%、アセチル単位含有量(上記一般式(3)で表される構造単位含有量)は1モル%、上記一般式(6)で表されるR2を有する構造単位含有量(上記一般式(4)で表される構造単位含有量)は4モル%であった。
参考例2で得られた樹脂を使用した以外は参考例1と同様の方法にて誘電体シートを得た。
(変性ポリビニルアセタール樹脂の作製)
ケン化度92モル%、上記一般式(5)で表されるR2を有する構造単位含有量が8モル%の変性ポリビニルアルコール100重量部を1000重量部の蒸留水に加温溶解した後、20℃に保ち、これに35%塩酸70重量部を加え、更にアセトアルデヒド80重量部を添加した。反応終了後、蒸留水にて10時間流水洗浄し、水酸化ナトリウムを添加して溶液のpHを8に調整した。
次に、蒸留水により溶液を2時間流水洗浄した後、脱水、乾燥して変性ポリビニルアセタール樹脂を得た。得られた変性ポリビニルアセタール樹脂の残存水酸基量(上記一般式(1)で表される構造単位含有量)は23モル%、アセタール単位含有量(上記一般式(2)で表される構造単位含有量)は61モル%、アセチル単位含有量(上記一般式(3)で表される構造単位含有量)は8モル%、上記一般式(5)で表されるR2を有する構造単位含有量(上記一般式(4)で表される構造単位含有量)は8モル%であった。
チタン酸ストロンチウム粉100重量部を、MEK25重量部とトルエン25重量部との混合溶媒に加えて分散させ、1次分散液とした。
上述で得られた変性ポリビニルアセタール樹脂18重量部とビスフェノールA型エポキシ(JER828、ジェパンエポキシレジン社製)12重量部をMEK85重量部とトルエン85重量部との混合溶媒に溶解させた。
全量を1次分散液に加えた後、メタキシリレンジアミン2.4重量部を添加し、12時間攪拌させた。得られた溶液を乾燥後の厚みが10μmになるように離型PET上に塗工し、70℃で1時間乾燥後、さらに140℃で1時間乾燥させることにより誘電体シートを得た。
(変性ポリビニルアセタール樹脂の作製)
ケン化度94モル%、上記一般式(6)で表されるR2を有する構造単位含有量が7モル%の変性ポリビニルアルコール100重量部を1000重量部の蒸留水に加温溶解した後、20℃に保ち、これに35%塩酸70重量部を加え、更にアセトアルデヒド70重量部を添加した。反応終了後、蒸留水にて10時間流水洗浄し、水酸化ナトリウムを添加して溶液のpHを8に調整した。
次に、蒸留水により溶液を2時間流水洗浄した後、脱水、乾燥して変性ポリビニルアセタール樹脂を得た。得られた変性ポリビニルアセタール樹脂の残存水酸基量(上記一般式(1)で表される構造単位含有量)は25モル%、アセタール単位含有量(上記一般式(2)で表される構造単位含有量)は62モル%、アセチル単位含有量(上記一般式(3)で表される構造単位含有量)は6モル%、上記一般式(6)で表されるR2を有する構造単位含有量(上記一般式(4)で表される構造単位含有量)7モル%であった。
チタン酸ストロンチウム粉100重量部を、MEK25重量部とトルエン25重量部との混合溶媒に加えて分散させ、1次分散液とした。
上述で得られた変性ポリビニルアセタール樹脂30重量部と安息香酸0.06重量部、MEK135重量部とトルエン135重量部との混合溶媒に溶解させた。
全量を1次分散液に加えた後、メタキシリレンジアミン0.6重量部を添加し、12時間攪拌させた。得られた溶液を乾燥後の厚みが10μmになるように離型PET上に塗工し、70℃で1時間乾燥後、さらに100℃で1時間乾燥させることにより誘電体シートを得た。
(変性ポリビニルアセタール樹脂の作製)
ケン化度98モル%、上記一般式(6)で表されるR2を有する構造単位含有量が1モル%の変性ポリビニルアルコール100重量部を1000重量部の蒸留水に加温溶解した後、20℃に保ち、これに35%塩酸70重量部を加え、更にアセトアルデヒド80重量部を添加した。反応終了後、蒸留水にて10時間流水洗浄し、水酸化ナトリウムを添加して溶液のpHを8に調整した。
次に、蒸留水により溶液を2時間流水洗浄した後、脱水、乾燥して変性ポリビニルアセタール樹脂を得た。得られた変性ポリビニルアセタール樹脂の残存水酸基量(上記一般式(1)で表される構造単位含有量)は23モル%、アセタール単位含有量(上記一般式(2)で表される構造単位含有量)は74モル%、アセチル単位含有量(上記一般式(3)で表される構造単位含有量)は2モル%、上記一般式(6)で表されるR2を有する構造単位含有量(上記一般式(4)で表される構造単位含有量)1モル%であった。
チタン酸ストロンチウム粉100重量部を、MEK25重量部とトルエン25重量部との混合溶媒に加えて分散させ、1次分散液とした。
上述で得られた変性ポリビニルアセタール樹脂24重量部、フェノールノボラック型エポキシ(JER152、ジェパンエポキシレジン社製)6重量部、安息香酸0.06重量部をMEK130重量部とトルエン130重量部との混合溶媒に溶解させた。
全量を1次分散液に加えた後、メタキシリレンジアミン1.6重量部を添加し、12時間攪拌させた。得られた溶液を乾燥後の厚みが10μmになるように離型PET上に塗工し、70℃で1時間乾燥後、さらに140℃で1時間乾燥させることにより誘電体シートを得た。
ケン化度98モル%のポリビニルアルコール100重量部を1000重量部の蒸留水に加温溶解した後、20℃に保ち、これに35%塩酸70重量部を加え、更にアセトアルデヒド80重量部を添加した。反応終了後、蒸留水にて10時間流水洗浄し、水酸化ナトリウムを添加して溶液のpHを8に調整した。
次に、蒸留水により溶液を2時間流水洗浄した後、脱水、乾燥してポリビニルアセタール樹脂を得た。得られたポリビニルアセタール樹脂の残存水酸基量(上記一般式(1)で表される構造単位含有量)は24モル%、アセタール単位含有量(上記一般式(2)で表される構造単位含有量)は75モル%、アセチル単位含有量(上記一般式(3)で表される構造単位含有量)は1モル%であった。
比較例1で得られた樹脂を使用した以外は参考例1と同様の方法にて誘電体シートを得た。
(ポリビニルアセタール樹脂の作製)
ケン化度99モル%のポリビニルアルコール100重量部を1000重量部の蒸留水に加温溶解した後、20℃に保ち、これに35%塩酸70重量部を加え、更にブチルアルデヒド58重量部を添加した。反応終了後、蒸留水にて10時間流水洗浄し、水酸化ナトリウムを添加して溶液のpHを8に調整した。次に、蒸留水により溶液を2時間流水洗浄した後、脱水、乾燥してポリビニルアセタール樹脂を得た。
得られたポリビニルアセタール樹脂の残存水酸基量(上記一般式(1)で表される構造単位含有量)は35モル%、上記一般式(2)で表される構造単位含有量は64モル%、アセチル単位含有量(上記一般式(3)で表される構造単位含有量)は1モル%であった。
比較例2で得られた樹脂を使用した以外は参考例1と同様の方法にて誘電体シートを得た。
(誘電体シートの作製)
チタン酸ストロンチウム粉100重量部を、MEK25重量部とトルエン25重量部との混合溶媒に加えて分散させ、1次分散液とした。
ビスフェノールA型エポキシ(JER828、ジェパンエポキシレジン社製)30重量部をMEK30重量部とトルエン30重量部との混合溶媒に溶解させた。
全量を1次分散液に加えた後、メタキシリレンジアミン5.9重量部を添加し、12時間攪拌させた。得られた溶液を乾燥後の厚みが10μmになるように離型PET上に塗工し、70℃で1時間乾燥後、さらに140℃で1時間乾燥させることにより誘電体シートを得た。
(誘電体シートの作製)
チタン酸ストロンチウム粉100重量部を、MEK25重量部とトルエン25重量部との混合溶媒に加えて分散させ、1次分散液とした。
フェノールノボラック型エポキシ(JER152、ジェパンエポキシレジン社製)30重量部をMEK30重量部とトルエン30重量部との混合溶媒に溶解させた。
全量を1次分散液に加えた後、メタキシリレンジアミン5.9重量部を添加し、12時間攪拌させた。得られた溶液を乾燥後の厚みが10μmになるように離型PET上に塗工し、70℃で1時間乾燥後、さらに140℃で1時間乾燥させることにより誘電体シートを得た。
(誘電体シートの作製)
チタン酸ストロンチウム粉100重量部を、MEK25重量部とトルエン25重量部との混合溶媒に加えて分散させ、1次分散液とした。
比較例1で得られたポリビニルアセタール樹脂24重量部とビスフェノールA型エポキシ(JER828、ジェパンエポキシレジン社製)6重量部をMEK130重量部とトルエン130重量部との混合溶媒に溶解させた。
全量を1次分散液に加えた後、メタキシリレンジアミン1.6重量部を添加し、12時間攪拌させた。得られた溶液を乾燥後の厚みが10μmになるように離型PET上に塗工し、70℃で1時間乾燥後、更に140℃で1時間乾燥させることにより誘電体シートを得た。
(1)柔軟性
得られた誘電体シートを離型PETから剥離し、1cm×5cmにカットした後、テンシロン(AGS型、島津製作所社製)を用い、引張速度10mm/分で破断するまでの引張伸度を測定した。
なお、測定値が60%以上である場合を「○」、60%未満である場合を「×」として評価した。
得られた誘電体シートを離型PETから剥離した後、誘電体シートの両主面にアルミニウムを蒸着し、測定サンプルを作製した。
その後、LCRメーター(アジレント社製)を用いて周波数1kHz、100℃での比誘電率の測定した。
また、耐電圧・絶縁抵抗試験器(TOS9201、菊水電子工業社製)を用いて100V/sで測定した。
なお、耐電圧の測定値が100V/μm以上である場合を「○」、100V/μm未満である場合を「×」として評価した。
Claims (2)
- 一方又は両方の主面に導電層を有することを特徴とする請求項1記載の誘電体シート。
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