KR100853361B1 - 절연 필름 - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 내열성 및 전기 절연성 면에서 탁월하며 가격이 저렴한 절연 필름에 관한 것이다.
폴리에테르 설폰, 폴리에테르 케톤, 폴리에테르 이미드, 폴리아미드이미드 등과 같은, 소위 슈퍼 엔지니어링 플라스틱(super engineering plastic)은 탁월한 내열성 및 전기 절연성으로 인해 절연 필름으로서 산업적으로 광범위하게 사용된다. 그러나, 지나친 고가, 몇몇 경우에서의 불충분한 성형 가공성, 불량한 유연성 등의 각종 문제점이 지적되었다.
한편, 폴리페닐렌 옥사이드에 있어서, 폴리페닐렌 옥사이드 및 올레핀과 글리시딜 메타크릴레이트 및/또는 글리시딜 아크릴레이트의 공중합체로 이루어진 수지 조성물은 탁월한 내충격성을 나타내는 것으로 공지되어 있고(일본 공개특허공보 제(소)57-108153호), 아민-개질된 폴리페닐렌 옥사이드 및 에틸렌과 불포화 글리시딜 카복실레이트 또는 불포화 글리시딜 에테르의 공중합체로 이루어진 수지 조성물은 필름, 시트 등의 필름에 대해 사용할 수 있는 것으로 공지되어 있다(일본 공개특허공보 제(평)7-102169호).
그러나, 미변성 폴리페닐렌 옥사이드를 사용하여 수득한 수지 조성물이 전기 절연 필름에 대해 사용할 수 있음은 공지되어 있지 않다.
본 발명자들은 내열성 및 전기 절연성이 탁월하며, 추가로 가격이 저렴한 절연 필름을 발견하기 위하여 예의검토한 결과, 미변성 폴리페닐렌 옥사이드를 사용하여 수득한 수지 조성물에 의해 상기 목적이 달성될 수 있음을 밝혀내어, 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 화학식 1의 구조 단위를 갖는 폴리페닐렌 옥사이드(A) 100중량부와 상기한 폴리페닐렌 옥사이드와 반응하는 관능성 그룹을 갖는 공중합체(B) 0.1 내지 60중량부를 포함하는 수지 조성물을 사용하여 수득된, 산업적으로 효과적인 절연 필름을 제공한다.
위의 화학식 1에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 또는 치환체를 가질 수 있는 총 탄소수 1 내지 20의 탄화수소 그룹을 나타낸다.
본 발명에서 성분(A)인 폴리페닐렌 옥사이드는 상기한 화학식 1의 구조 단위를 가지며, 이러한 구조 단위는 예를 들면, 하기 화학식 2의 페놀 화합물 하나 이상으로부터 유도될 수 있다.
위의 화학식 2에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 또는 치환체를 가질 수 있는 총 탄소수 1 내지 20의 탄화수소 그룹을 나타내고, 상기 탄화수소 그룹의 예는 메틸 그룹, 에틸 그룹, n-프로필 그룹, 이소-프로필 그룹, n-부틸 그룹, 이소-부틸 그룹, 3급-부틸 그룹, 펜틸 그룹, 사이클로펜틸 그룹, 헥실 그룹, 사이클로헥실 그룹, 옥틸 그룹, 데실 그룹 등과 같은 총 탄소수 1 내지 20의 알킬 그룹; 페닐 그룹, 4-메틸페닐 그룹, 1-나프틸 그룹, 2-나프틸 그룹 등과 같은 총 탄소수 6 내지 20의 아릴 그룹; 벤질 그룹, 2-페닐에틸 그룹, 1-페닐에틸 그룹 등과 같은 총 탄소수 7 내지 20의 아르알킬 그룹; 및 트리플루오로메틸 그룹, 2-3급-부틸옥시에틸 그룹, 3-디페닐아미노프로필 그룹 등과 같은 치환체를 갖는 총 탄소수 1 내지 20의 탄화수소 그룹을 포함한다.
이들 중에서, R1 및 R2는 수소, 메틸 그룹 등이 바람직하며, 수소가 특히 바람직하다.
본 발명에서 성분(A)인 폴리페닐렌 옥사이드는 상기한 화학식 2의 페놀 화합물의 중합체 또는 화학식 2의 페놀 화합물과, 예를 들면, 비스페놀-A, 테트라브로모비스페놀-A, 레조르신, 하이드로퀴논 및 노볼락 수지와 같은 다가 하이드록시 방향족 화합물과 같은 기타 페놀 화합물과의 공중합체일 수 있다. 이러한 공중합체에서, 화학식 2로부터 유도된 화학식 1의 구조 단위는 바람직하게는 80몰% 이상, 더욱 바람직하게는 90몰% 이상의 양을 함유한다.
성분(A)인 폴리페닐렌 옥사이드는 산화 커플링 촉매를 사용하여 상기한 페놀 화합물과 산소 또는 산소 함유 기체를 산화-중합시킴으로써 제조할 수 있다. 산화 커플링 촉매에는 특별히 한정되지는 않으며, 중합 성능을 갖는 모든 촉매가 사용될 수 있다. 예를 들면, 이의 대표적인 예로, 염화제일구리 함유 촉매 및 2가 망간 염 함유 촉매가 기재되어 있다.
본 발명에서 성분(A)는 0.30 내지 0.65, 바람직하게는 0.35 내지 0.50의 고유 점도[η](25℃, 클로로포름 용액)를 갖는다. [η]가 0.3 미만인 경우, 조성물의 내열성이 저하되는 경향이 있으며, 0.65 이상이 경우, 조성물의 성형 가공성이 저하되는 경향이 있어, 바람직하지 않다.
폴리페닐렌 옥사이드로서, 미변성 폴리페닐렌 옥사이드 시판품을 사용하는 것이 바람직하다. 개질용 반응 시약이 배합 공정 동안 성분(B)와 반응하여, 조절되지 않은 반응의 원인이 되며, 조성물로부터 제조된 필름에 피쉬 아이(fish eye)를 생성할 수 있기 때문에, 이들 중합체의 변성은 바람직하지 않다.
본 발명의 절연 필름은 상기한 폴리페닐렌 옥사이드(A)와 폴리페닐렌 옥사이드와 반응하는 관능성 그룹을 갖는 공중합체(B)로 이루어진 수지 조성물을 사용하여 수득되고, 폴리페닐렌 옥사이드와 반응성인 관능성 그룹은 성분(A)와 반응성을 갖는 경우에는 허용될 수 있고, 이의 예에는 옥사졸릴 그룹, 에폭시 그룹 등이 포함된다. 에폭시 그룹이 바람직하다. 또한, 에폭시 그룹 등은 기타 관능성 그룹의 일부로서 존재할 수 있으며, 이의 예로서 글리시딜 그룹이 언급된다.
성분(B)인 공중합체에서, 이러한 관능성 그룹을 공중합체로 도입하는 방법으로서, 당해 방법은 특별히 한정되지 않으며, 익히 공지된 방법에 의해 수행할 수 있다. 예를 들면, 공중합체의 제조 단계에서 이러한 관능성 그룹을 갖는 단량체는 공중합에 의해 도입할 수 있다. 또한, 이러한 관능성 그룹을 갖는 단량체를 공중합체로 그래프트 공중합시킬 수도 있다.
관능성 그룹을 갖는 단량체로서, 글리시딜 그룹을 함유하는 단량체를 사용하는 것이 적합하다. 글리시딜 그룹을 함유하는 단량체로서, 화학식 (여기서, R은 에틸렌계 불포화 결합을 갖는 탄소수 2 내지 18의 탄화수소이며, X는 -C(O)O-, -CH2-O- 또는 로 나타내는 그룹이다)으로 나타내는 불포화 글리시딜 카복실레이트 및 불포화 글리시딜 에테르가 바람직하게 사용된다.
불포화 글리시딜 카복실레이트의 예는, 글리시딜 아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 이타콘산 디글리시딜 에스테르, 부텐 트리카복실산 트리글리시딜 에스테르, p-스티렌 글리시딜 카복실레이트 등이다.
불포화 글리시딜 에테르의 예는, 비닐 글리시딜 에테르, 알릴 글리시딜 에테르, 2-메틸 알릴 글리시딜 에테르, 메트아크릴 글리시딜 에테르, 스티렌-p-글리시딜 에테르 등이다.
폴리페닐렌 옥사이드와 반응하는 관능성 그룹을 갖는 공중합체(B)는 불포화 글리시딜 카복실레이트 단위 및/또는 불포화 글리시딜 에테르 단위 0.1 내지 30중량%를 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 수지 조성물을 사용하여 성형품의 열 안정성 및 유연성을 개선시키기 위하여, 공중합체(B) 중의 결정의 융해열량은 3J/g 미만이 바람직하다. 무니 점도(Mooney Viscosity)는 3 내지 70, 더욱 바람직하게는 3 내지 30, 특히 바람직하게는 4 내지 25이다. 여기서, 무니 점도는 JIS K6300에 따라 100℃에서 거대 회전기를 사용하여 측정된 값을 의미한다.
폴리페닐렌 옥사이드와 반응하는 관능성 그룹을 갖는 공중합체(B)는 고무, 열가소성 수지 또는 이의 혼합물일 수 있다.
이러한 관능성 그룹을 고무로 도입하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 익히 공지된 방법을 사용하여 수행할 수 있다. 예를 들면, 고무의 제조 단계에서 공중합에 의해 관능성 그룹을 갖는 단량체를 도입하는 것이 가능하다. 또한, 관능성 그룹을 갖는 단량체를 고무로 그래프트 공중합시킬 수도 있다.
폴리페닐렌 옥사이드와 반응하는 관능성 그룹을 갖는 공중합체(B)로서 에폭시 그룹 함유 고무의 예는 (메트)아크릴레이트-에틸렌-(불포화 글리시딜카복실레이트 및/또는 불포화 글리시딜에테르)의 공중합체 고무 등이 포함된다.
여기서, 상기 (메트)아크릴레이트는 아크릴산 또는 메트아크릴산 및 알콜로부터 수득되는 에스테르이다. 알콜로서는 탄소수 1 내지 8의 알콜이 바람직하다. (메트)아크릴레이트의 구체적인 예는 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 3급-부틸 아크릴레이트, 3급-부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트 등을 포함한다. (메트)아크릴레이트는 단독으로 사용되거나, 이의 2종 이상의 혼합물로서 사용될 수 있다.
본 발명에서 공중합체 고무의 열 안정성 및 기계적 물성을 향상시키기 위하여, (메트)아크릴레이트는 40중량% 이상 96중량% 미만, 바람직하게는 45 내지 75중량%이며, 에틸렌 단위는 3중량% 이상 50중량% 미만, 바람직하게는 10 내지 90중량%로 사용되고, 불포화 글리시딜 카복실레이트 단위 및/또는 불포화 글리시딜 에테르 단위는 0.1 내지 30중량%, 바람직하게는 0.1 내지 20중량%로 사용된다.
공중합체 고무는 통상의 방법, 예를 들면, 유리 라디칼 개시제를 사용하는 괴상 중합, 유화 중합, 용액 중합 등에 의해 제조될 수 있다. 대표적인 중합 방법은 일본 특허공보 제(소)46-45085호, 제(소)61-127709호 등에 기술되어 있으며, 유리 라디칼을 발생시키는 중합 개시제의 존재하에 압력 500kg/cm2 이상 및 온도 40 내지 300℃에서 제조할 수 있다.
본 발명의 성분(B)로서 사용될 수 있는 기타 고무의 예는 폴리페닐렌 옥사이드와 반응하는 관능성 그룹을 갖는 아크릴 고무, 및 폴리페닐렌 옥사이드와 반응하는 관능성 그룹을 갖는 비닐 방향족 탄화수소 화합물-공액 디엔 화합물의 블록 공중합체 고무를 포함한다.
여기서, 아크릴 고무는 하기 화학식 3 내지 5의 화합물로부터 선택되는 성분으로서 하나 이상의 단량체를 갖는 것이 적합하다.
위의 화학식 3 내지 5에서,
R1은 탄소수 1 내지 18의 알킬 그룹 또는 탄소수 1 내지 18의 시아노 알킬 그룹이며,
R2는 탄소수 1 내지 12의 알킬렌 그룹이고,
R3은 탄소수 1 내지 12의 알킬 그룹이며,
R4는 수소원자 또는 메틸 그룹이고,
R5는 탄소수 3 내지 30의 알킬렌 그룹이며,
R6은 탄소수 1 내지 20의 알킬 그룹 또는 이의 유도체이고,
n은 1 내지 20의 정수이다.
상기 화학식 3으로 나타내는 알킬 아크릴레이트의 예는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 펜틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 노닐 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트, 시아노에틸 아크릴레이트 등을 포함한다.
화학식 4로서 나타내는 알콕시알킬 아크릴레이트의 예는 메톡시 에틸 아크릴레이트, 에톡시 에틸 아크릴레이트, 에톡시 프로필 아크릴레이트 등을 포함한다. 이들 화합물은 아크릴 고무의 성분으로서 단독으로 사용되거나, 2종 이상의 배합물로서 사용될 수 있다.
아크릴 고무의 조성물 성분으로서, 필요에 따라, 상기 화학식 3 또는 4로 나타내는 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물과 공중합될 수 있는 불포화 단량체가 사용될 수 있다.
이러한 불포화 단량체의 예는 스티렌, α-메틸 스티렌, 아크릴로니트릴, 할로겐화 스티렌, 메트아크릴로니트릴, 아크릴 아미드, 메트아크릴 아미드, 비닐 나프탈렌, N-메틸올 아크릴아미드, 비닐 아세테이트, 염화비닐, 염화비닐리덴, 벤질 아크릴레이트, 메트아크릴산, 이타콘산, 푸마르산, 말레산 등을 포함한다.
폴리페닐렌 옥사이드와 반응하는 아크릴 고무의 적합한 성분 비는 상기 화학식 3 내지 5로 나타내는 화합물로부터 선택된 하나 이상의 단량체 40.0 내지 99.9중량%, 불포화 글리시딜 카복실레이트 및/또는 불포화 글리시딜 에테르 0.1 내지 30중량%, 바람직하게는 0.1 내지 20중량%, 및 상기 화학식 3 내지 5로 나타내는 화합물로부터 선택된 하나 이상의 불포화 단량체와 공중합시킬 수 있는 하나의 단량체 0.0 내지 30중량%이다.
아크릴 고무의 성분 비가 상기 범위 내인 경우, 조성물은 내열성, 내충격성 및 성형 가공성이 양호한데, 이것이 바람직하다.
아크릴 고무의 제조방법은 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들면 일본 공개특허공보 제(소)59-113010호, 제(소)62-64809호, 제(평)3-160008호 또는 WO 제95/04764호에 기술된 익히 공지된 중합 방법을 사용할 수 있다. 라디칼 개시제의 존재하에, 유화 중합, 현탁 중합, 용액 중합 또는 벌크 중합에 의해 제조할 수 있다.
비닐 방향족 탄화수소 화합물-공액 디엔 화합물의 블록 공중합체 고무의 예는 주로 비닐 방향족 탄화수소 화합물로 이루어진 구성물 및 주로 공액 디엔 화합물로 이루어진 구성물을 포함하는 블록 공중합체의 에폭시화에 의해 수득되는 고무, 또는 상기 블록 공중합체의 수소화 생성물의 에폭시화에 의해 수득되는 고무를 포함한다.
방향족 탄화수소 화합물의 예는 스티렌, 비닐톨루엔, 디비닐벤젠, α-메틸 스티렌, p-메틸 스티렌, 비닐 나프탈렌 등을 포함한다. 이들 중에서, 스티렌이 적합하다. 공액 디엔 화합물의 예는 부타디엔, 이소프렌, 피렐릴렌, 1,3-펜타디엔, 3-부틸-1,3-옥타디엔 등을 포함한다. 부타디엔 및 이소프렌이 적합하다.
비닐 방향족 탄화수소 화합물-공액 디엔 화합물의 블록 공중합체 또는 이의 수소화 생성물은, 예를 들면, 일본 특허공보 제(소)40-23798호, 일본 공개특허공보 제(소)59-133203호 등에 기술된 바와 같은 익히 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다.
공중합체(B)로서 사용되는 고무는, 필요에 따라 가황시킬 수 있으며, 가황 고무로서 사용될 수 있다. (메트)아크릴레이트-에틸렌-(불포화 글리시딜카복실레이트 및/또는 불포화 글리시딜에테르)의 상기 공중합체 고무의 가황은 다작용성 유기 카복실산, 다작용성 아민 화합물, 이미다졸 화합물 등을 사용함으로써 수득할 수 있지만, 이로써 한정되지는 않는다.
한편, 폴리페닐렌 옥사이드와 반응하는 관능성 그룹을 갖는 공중합체로서, 에폭시 그룹-함유 열가소성 수지의 구체적인 예는 에틸렌 단위(a) 60 내지 99중량%, 불포화 글리시딜 카복실레이트 단위 및/또는 불포화 글리시딜 에테르 단위(b) 0.1 내지 20중량% 및 에틸렌계 불포화 에스테르 화합물 단위(c) 0 내지 40중량%를 포함하는 에폭시 그룹-함유 에틸렌 공중합체를 포함한다.
에틸렌계 불포화된 에스테르 화합물(c)의 예는 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트 및 부틸 메타크릴레이트 등의 카복실산의 비닐 에스테르 및 α, β-불포화 카복실산 등의 알킬 에스테르를 포함한다. 비닐 아세테이트, 메틸 아크릴레이트 및 에틸 아크릴레이트가 특히 바람직하다.
에폭시 그룹 함유 에틸렌 공중합체의 예는 에틸렌 단위 및 글리시딜 메타크릴레이트 단위를 포함하는 공중합체, 에틸렌 단위, 글리시딜 메타크릴레이트 단위 및 메틸 아크릴레이트 단위를 포함하는 공중합체, 에틸렌 단위, 글리시딜 메타크릴레이트 단위 및 에틸 아크릴레이트 단위를 포함하는 공중합체, 및 에틸렌 단위, 글리시딜 메타크릴레이트 단위 및 비닐 아세테이트 단위를 포함하는 공중합체 등을 포함한다.
에폭시 그룹 함유 에틸렌 공중합체의 용융 계수(이하, MFR로 언급됨. JIS K6760, 190℃, 2.16kg 하중)는 바람직하게는 0.5 내지 100g/10분, 더욱 바람직하게는 2 내지 50g/10분이다. 용융 계수가 상기 범위를 벗어날 수 있지만, 용융 계수가 100g/10분 이상인 경우, 조성물의 기계적 물성 면에서 바람직하지 않다. 용융 계수가 0.5g/10분 미만인 경우, 성분(A)와의 혼화성이 저하되어, 바람직하지 않다.
에폭시 그룹 함유 에틸렌 공중합체는 10 내지 1300kg/cm2, 더욱 바람직하게는 20 내지 1100kg/cm2의 굴곡 전단 탄성율을 갖는다.
굴곡 전단 탄성율이 상기 범위 밖인 경우, 조성물의 성형 가공성 및 기계적 물성이 저하되어, 바람직하지 않다.
에폭시 그룹 함유 에틸렌 공중합체는 통상 불포화 에폭시 화합물과 에틸렌을, 라디칼 발생제의 존재하에, 500 내지 4000atm의 압력 및 100 내지 300℃에서 적합한 용매 및 연쇄이동제의 존재 또는 부재하에, 공중합시키는 고압 라디칼 중합 방법에 의해 제조된다. 또한, 불포화 에톡시 화합물 및 라디칼 발생제를 폴리에틸렌과 혼합하여, 압출기에서 용융 그래프트 공중합 방법에 의해 제조될 수도 있다.
본 발명의 수지 조성물은 성분(A) 100중량부를 기준으로 하여, 성분(B)를 0.1 내지 60중량부, 바람직하게는 1 내지 50중량부 포함한다.
특히, 연속상으로서의 성분(A)와 분산상으로서의 성분(B)를 함유하는 수지 조성물이 바람직하다.
성분(A)가 0.1중량부 미만인 경우, 필름의 성형 가공성이 저하되어, 바람직하지 않다. 성분(A)가 60중량부 이상인 경우, 조성물의 내열성이 저하되어, 바람직하지 않다.
본 발명의 수지 조성물에서, 메카니즘이 상세히 밝혀지지 않았지만, 조성물의 성분(A)와 성분(B) 사이에서 반응이 발생하며, 결과적으로, 조성물의 성형성이 향상되며, 이러한 조성물을 사용하여 수득된 필름은 탁월하다.
본 발명의 수지 조성물을 제조하기 위한 방법에서, 조성물의 성분은 용액 조건에서 혼합되며, 용매는 증발되거나, 용매 중에 성분이 침전되는 방법이 예시된다. 용융 상태의 성분의 용융-혼련법은 익히 예시되어 있다. 공업적 관점에서, 용융 상태로 성분을 혼련시키는 방법이 바람직하다.
용액 상태로 성분들을 혼합하기 위하여, 성분(A)와 성분(B) 둘 다에 적합한 용매를 선택하는 것이 바람직하다. 용매의 예는 o-디클로로벤젠, 아니솔, 톨루엔 등을 포함한다.
각각의 성분을 용매에 용해시키기 위하여, 용매를 가열하여 사용하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 용액으로부터 용매를 제거하여 본 발명의 조성물을 수득한다. 용융-혼련에 의해 본 발명의 조성물을 수득하기 위해, 일반적으로 사용하는 혼련 장치, 예를 들면, 일축 또는 이축 압출기, 각종 혼련기 등의 혼련 장치를 사용할 수 있다. 특히 이축 고속 혼련기가 바람직하다.
혼련시, 성분을, 텀블러 혼합기 또는 헨쉘(Henschel) 혼합기와 같은 장치로 미리 균일하게 혼합할 수도 있으며, 필요한 경우, 혼합을 제외하고, 혼련 장치중에 별도로 정량 공급하는 방법을 사용할 수도 있다.
또한, 필요한 경우, 유기 충전제, 열 안정제, 광 안정제, 난연제, 윤활제, 무기 또는 유기 착색제, 가교결합제, 발포제, 형광제, 표면 평활제, 표면 광택 개량제, 불소 수지 등의 이형 개량제 등과 같은 각종 첨가제가 제조 공정 중에 또는 이후의 가공 공정에 첨가될 수 있다.
본 발명의 절연 필름은 용액 주조법, T-다이 압출법, 인플레이션 필름 형성법, 열 압착법 등과 같은 공지된 성형법을 적용시킴으로써, 적합하게는 약 1㎛ 내지 2mm, 더욱 적합하게는 2㎛ 내지 500㎛, 추가로 적합하게는 3㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖는 필름 또는 시트로서 제조될 수 있다. 필름 두께가 10㎛ 미만인 필름을 수득하기 위하여 용액 주조법을 사용하는 것이 바람직하다.
용액 주조법은 수지 조성물의 용액을 유리판 위에 흐르게 하고, 용매를 건조, 제거하거나, 당해 용액을 물, 수은 등의 액체 표면에 유동시키고, 용매를 제거하는 방법이며, T-다이 압출법은 T-다이로부터 용융 수지 조성물을 압출, 권취시키는 방법이고, 인플레이션 필름 형성법은 환상 금형이 장착된 압출기로부터 용융 수지 조성물을 실린더 형태로 압출시키고, 냉각, 권취시키는 방법이며, 열 압착법은 수지 조성물을 고온에서 가압하에 성형시키는 방법이다.
필요한 경우, 생성된 필름의 표면 상에 표면 처리를 수행할 수 있다. 표면 처리 방법은 예를 들면, 코로나 방출 처리, 플라즈마 처리, 섬광 처리, 적외선 처리, 스퍼터링 처리, 용매 처리, 연마 처리 등이다.
따라서, 본 발명에서 수득된 필름은, 이들이 내열성이 탁월하고, 전기 절연성이 탁월하며, 유전률 및 유전정접(dielectric loss tangent)이 낮으며, 추가로 가격이 저렴하기 때문에, 전기 및 전자 재료, 건설 재료, OA 재료 등과 같은 산업 분야에서 절연 필름 및 시트로서 광범위하게 사용될 수 있다. 예를 들면, 필름은 필름 콘덴서, IC 카드, 자기 카드, 벽지, 커튼, 라벨, 스티커 등에 사용될 수 있다.
이들 중에서, 본 발명의 필름은 필름 콘덴서에서 절연 수지 필름으로서 특히 유용하다.
여기서, 필름 콘덴서는 선박, 항공기, 우주선, 차량 등의 전자 계측기, 전형적으로 텔리비젼, 라디오 및 음향 기기를 포함하는 무선 통신기, 또는 전기 기기, 형광등, 수은등 등의 소형 모터의 조작과 같은 분야에서 광범위하게 사용되며, 일반적으로 유전체로서 플라스틱 필름을 사용하거나, 전극으로서 금속 호일 및 금속 증착막을 사용하고, 및 이들을 병치 및 권선시킴으로써 제조된다.
그러나, 유전체로서 통상적으로 사용되는 플라스틱 필름은 폴리올레핀(예: 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌), 폴리에스테르(예: 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 불소 수지, 폴리카보네이트) 등이며, 종래의 필름 콘덴서는 현재 상황에서 상업적 요구를 충분하게 만족시키지 못한다.
예를 들면, 유전체로서 폴리올레핀이 사용되는 경우, 내열성이 불충분하며, 납땜을 수행하지 못한다. 또한, 폴리에스테르가 사용되는 경우, 내열성이 불충분하며, 흡수율이 높아, 결과적으로 높은 습도하에서 필름의 변형 문제를 야기시킨다. 폴리에틸렌 테트라플루오라이드가 사용되는 경우, 높은 비중, 지나치게 높은 비용, 사용 후 소각시 불소-함유 기체의 발생 등의 문제점을 나타낸다. 또한, 폴리카보네이트 및 폴리스티렌이 사용되는 경우, 내열성이 불충분하다.
대조적으로, 본 발명의 절연 필름을 사용한 필름 콘덴서는 내열성, 고주파 특성, 전기 절연성 등이 탁월하며, 유전률이 낮고, 추가적으로 가격이 저렴하다.
본 발명의 절연 필름이 필름 콘데서에서 사용되는 경우, 통상적으로 사용되는 금속 호일 및 금속 증착막이 전극으로서 사용될 수 있다.
이러한 금속 호일의 예는 구리 호일, 금 호일, 알루미늄 호일, 스테인레스 호일, 주석 호일 또는 합금 호일(예: 니켈-크롬, 구리-니켈 등)을 포함한다. 이들 중에서, 구리 호일, 금 호일, 주석 호일 및 알루미늄 호일이 바람직하다. 구리 호일로서, 임의의 압연 구리 호일 및 전기분해된 구리 필름이 사용될 수 있다.
금속 증착막으로서, 전도성이 탁월한 금속 증착막이 목적에 따라 적합하게 선택될 수 있다. 이러한 금속 증착막의 예는 구리, 알루미늄, 금, 은, 주석, 스테인레스 또는 합금(예: 니켈-크롬)의 증착막을 포함한다. 이들 중에서, 구리, 금 및 알루미늄의 증착막이 바람직하다. 또한, 전극은 금속 증착막 및 금속 호일의 적층체일 수 있다.
필름 콘덴서의 형태는 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들면 금속 호일과 본 발명의 절연 필름을 교대로 병치시키고, 리드 선(lead line)을 금속 호일의 종축 방향을 따라 대략 1/2 위치에서 용접하고, 납땜 및 클림핑으로 결합시키고 권선시킨 구조의 탭(tab) 형태, 금속 호일을 절연 필름의 가로 방향을 따라 좌우로 이동시켜 절연 필름으로부터 압출물을 제조하고, 권선시킨 다음, 리드 선의 말단을 납땜 등에 의해 표면과 결합시킨 구조를 갖는 연장 호일 형태, 절연 필름과 금속 호일을 권선없이 일정한 크기로 절단하여 적층시키고, 리드 선을 메탈리콘 등을 수행하여 일치시킨 적층 형태 등이 있다. 추가로, 접착층이 본 발명의 필름, 금속 호일 등과 같은 구성 성분 사이에 존재할 수 있다. 이러한 접착제로서, 건조 적층 접착제, 용융 압출용 접착제 또는 수지 등이 목적에 따라 사용될 수 있다.
또한, 금속 호일을 사용하여 적층되거나, 금속 호일/절연 필름/폴리이미드의 형태로 적층된 본 발명의 절연 필름이 유연한 케이블로서 사용될 수도 있다.
실시예
하기 실시예는 본 발명을 설명하되, 본 발명의 범주를 제한하지는 않는다.
(1) 물성 측정
(i) 열 분석
열 분석은 EXSTAR DSC6200 형[제조원: 세이코 인스트루먼트, 인코포레이션]을 사용하여 질소 대기하에 승온 속도 10℃/분, 측정 범위 23 내지 300℃ 및 강온(降溫) 속도 10℃/분에서 수행한다.
(ii) 체적 고유저항
체적 고유저항은 ASTM D257에 따라, 측정 온도 23℃, 습도 50% RH 및 인가 전압 100V ×1분에서 측정한다.
(iii) 유전률, 유전정접
유전률 및 유전정접은 ASTM D150에 따라, 습도 50% RH, 측정 온도 23℃ 및 주파소 1KHz에서 측정한다.
(2) 조성물
성분(A)
성분(A)로서, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌 옥사이드)[제조원: 미쯔비시 가스 케미칼 코포레이션, 인코포레이티드, YPX-100F ([η]=0.4)]를 사용한다.
성분(B)
성분(B)로서, 본드 패스트(Bond Fast) 7L[제조원: 스미또모 가가꾸 고교 가부시키가이샤, 에틸렌/글리시딜 메타크릴레이트/메틸 아크릴레이트 = 67/3/30(중량비), MFT(190℃) = 10g/10분]을 사용한다.
실시예 1
상기한 성분(A) 및 성분(B)를 80/20(중량비)로 잘 혼합한 다음, 온도 280℃ 및 회전후 100rpm로 설정한 소형 압출기[Minimax Mixtruder, 제조원: 토요 세이키 세이사쿠쇼 가부시키가이샤]에 넣고, 혼합물을 용융-혼련시킨다.
이어서, 수득한 조성물 5g을 o-디클로로벤젠 100cc와 함께 플라스크에 넣고, 당해 플라스크를 180℃에서 4시간 동안 가열한다. 가열이 종료된 후, 플라스크 내부의 액체를 유리판 상에 흘리고, 70℃에서 6시간 동안 증발시켜 용매를 제거한 다음, 유리판을 박피시켜, 조성물 필름을 수득한다.
생성된 필름은 35㎛의 두께 및 유연성을 갖고, 표면상에 어떠한 마모나 주름을 나타내지 않으며, 전체 필름은 밝은 연갈색을 나타내며, 어떠한 불균일한 색조를 나타내지 않고, 탁월한 외관을 나타낸다.
당해 필름의 열 분석을 수행하면, 195℃의 유리 전이 온도를 나타낸다.
또한, 당해 필름은 열 압착을 사용하여 온도 270℃ 및 압력 10MPa로 2분 동안 가압시켜 시트를 형성시키고, 이의 전기적 특성을 측정한다. 체적 고유저항은 11.8 ×1015이며, 주파수 1KHz에서 유전률은 2.7이고, 유전정접은 0.001이다.
비교 실시예 1
성분(B)를 사용하지 않는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 용융-혼련을 실시한 다음, 실시예 1과 동일한 방법으로 필름을 형성하면, 외관이 매우 약하고 불량한 필름이 수득된다.
본 발명에 따르면, 내열성 및 전기 절연성 등이 탁월하며, 또한 값이 저렴한 절연 필름이 수득된다. 본 발명의 절연 필름은 필름 콘덴서용 절연 수지 필름으로서 특히 유용하다.
Claims (10)
- 제1항에 있어서, 공중합체(B) 중의 관능성 그룹이 에폭시 그룹인, 절연 필름.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 공중합체(B)가 불포화 글리시딜 카복실레이트 단위, 불포화 글리시딜 에테르 단위, 또는 이들 단위 둘 다를 0.1 내지 30중량% 함유하는 공중합체인, 절연 필름.
- 제1항에 있어서, 공중합체(B)의 융해열량이 3J/g 미만인, 절연 필름.
- 제1항에 있어서, 공중합체(B)의 무니 점도(여기서, 무니 점도는 JIS K6300에 따라 100℃에서 거대 회전기를 사용하여 측정한 값이다)가 3 내지 70인, 절연 필름.
- 제1항에 있어서, 공중합체(B)가 에폭시 그룹을 갖는 고무인, 절연 필름.
- 제6항에 있어서, 에폭시 그룹을 갖는 고무가 (메트)아크릴레이트-에틸렌-(불포화 글리시딜 카복실레이트, 불포화 글리시딜 에테르, 또는 이들 둘 다) 공중합체 고무인, 절연 필름.
- 제7항에 있어서, (메트)아크릴레이트가 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 3급-부틸 아크릴레이트, 3급-부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 메타크릴레이트로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는, 절연 필름.
- 제1항에 있어서, 공중합체(B)가 에틸렌 단위(a) 60 내지 99중량%, 불포화 글리시딜 카복실레이트 단위, 불포화 글리시딜 에테르 단위, 또는 이들 단위 둘 다(b) 0.1 내지 20중량% 및 에틸렌계 불포화 에스테르 화합물 단위(c) 0 내지 39.9중량%를 포함하는 에폭시 그룹 함유 에틸렌 공중합체인, 절연 필름.
- 제1항에 따르는 절연 필름을 사용하여 수득된, 필름 콘덴서.
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