KR101995842B1 - 단일 아연층 또는 아연합금층이 증착된 필름콘덴서용 증착필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단일 아연층 또는 아연합금층이 증착된 필름콘덴서용 증착필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 필름콘덴서 제조를 위해 유전체인 필름의 표면에 기존의 알루미늄 위에 아연층을 코팅하는 것이 아닌 아연 또는 아연합금층을 증착한 후 금속층 위에 오일을 도포하지 않고도 동등 이상의 특성을 유지하도록 함으로써 오일 도포에 따라 발생하는 전극스프레이(메탈리콘)시 밀착불량에 의한 통전불량, 설비 및 공장오염, 비용낭비 등의 문제를 해결하도록 개선된 단일 아연층 또는 아연합금층이 증착된 필름콘덴서용 증착필름에 관한 것이다.
Description
본 발명은 단일 아연층 또는 아연합금층이 증착된 필름콘덴서용 증착필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 필름콘덴서 제조를 위해 유전체인 필름의 표면에 기존의 알루미늄 위에 아연층을 코팅하는 것이 아닌 아연 또는 아연합금층을 증착한 후 금속층 위에 오일을 도포하지 않고도 동등 이상의 특성을 유지하도록 함으로써 오일 도포에 따라 발생하는 전극스프레이(메탈리콘)시 밀착불량에 의한 통전불량, 설비 및 공장오염, 비용낭비 등의 문제를 해결하도록 개선된 단일 아연층 또는 아연합금층이 증착된 필름콘덴서용 증착필름에 관한 것이다.
일반적으로, 콘덴서란 전기를 저장할 수 있는 장치로, "축전기"라고 하는데, 이러한 콘덴서의 기본구조는 양 전극 사이에 유전체가 삽입된 구조이다.
그러한 전극으로는 모든 도체가 가능하나 제조공정상 값이 싸고 납땜성 등 가공성이 우수하며 산화가 잘 되지않는 기본적인 특성을 갖추어야 한다.
필름콘덴서의 전극으로는 일반적으로 알루미늄과 아연이 사용되고, 세라믹콘덴서에서는 은, 구리, 니켈, 팔라듐이 사용된다.
그리고, 전해콘덴서에서는 알루미늄, 탄탈륨 등이 사용되고 있다.
한편, 유전체와 전극으로 구성된 기본단위를 소자(Element)라고 하며, 용량을 증가시키기 위하여 소자의 구조를 적층이나 권회형으로 만들고 전자기기에 사용되는 콘덴서는 1개의 소자로 구성되는 제품이 일반적이나 전력용 콘덴서에서는 수십개의 소자를 직, 병렬로 결선하여 필요한 용량으로 구성하고 있다.
단소자 제품의 세라믹 콘덴서 용량단위가 피코파라드인 반면 다소자 제품의 필름콘덴서의 용량단위는 ㎌가 쓰이고 있다.
아울러, 제품을 소형화하기 위하여 유전체와 전극을 일체화시킨 금속증착 필름콘덴서가 일반화되어 있다.
그리고, 콘덴서가 전기를 저장하는 기본원리는 유전체의 분극현상 때문이다. 즉, 무전계 상태에서는 유전체 내부의 전기쌍극자가 무질서하게 분포되어 절연체와 같은 성질을 갖고 있으나 전극에 전압을 가하여 전계가 발생하게 되면 쌍극자가 전계의 방향으로 정렬이 된다. 이런 현상을 분극현상이라고 하며 분극현상이 강할수록(쌍극자 수가 많을수록) 유전률이 높아진다.
분극현상이 발생하게 되면 한쪽 전극에는 플러스(plus) 전하가 반대쪽 전극에는 마이너스(minus) 전하가 밀집하게 되어 전기를 저장할 수 있게 된다.
한편, 필름콘덴서를 구성하는 금속증착필름은 도 1의 예시와 같이, 코팅드럼(100)과 간격을 두고 설치된 마스크(110)로 보트(120)를 통해 가열 증발된 알루미늄 혹은 아연 등의 피증착금속(130)이 상기 코팅드럼(100) 면을 따라 이동하는 베이스필름(150)의 표면에 증착되는 형태로 제조된다.
이때, 상기 금속증착필름은 진공챔버(140) 속에서 일정 진공상태로 유지된 채 증착되는 진공증착방식으로 이루어진다.
이 경우, 교류전원용으로 사용되는 필름콘덴서는 알루미늄과 아연을 통해 전극을 형성하는 형태의 금속증착필름이 개시되어 있는데, 이러한 금속증착필름에서는 도 2의 예시와 같이, 폴리프로필렌을 기재로 하는 베이스필름(150)의 상면을 이온 건(Ion Gun) 방식으로 표면개질하여 부착력을 높인 상태에서 알루미늄증착층(152)을 수 나노미터(nm) 두께로 형성하고, 상기 알루미늄증착층(152) 위에 수십 나노미터(nm)의 아연증착층(154)을 형성하며, 상기 아연증착층(154) 위에 산화에 취약한 아연층 보호 목적으로 오일을 도포하여 오일층(156)을 형성한 구조를 갖는다.
이것은 도전성을 높이면서 박리성을 억제(열접착성을 증대)하기 위해 알루미늄증착층(152)과 아연증착층(154)을 2층 구조로 형성하고 있으며, 오일층(156)은 아연이 산화되는 것을 막기 위한 것이다.
그런데, 이러한 구조는 안정적인 증착구조를 갖출 수 있고 도전성이 좋다는 장점이 있음에도 불구하고, 증착 두께 조절시 저항을 모니터링하면서 하는데 알루미늄증착층(152)과 아연증착층(154)과 같이 층이 2개다 보니 저항 모니터링이 어려워 두께 조절이 어렵다는 한계를 가지고 있다.
또한, 패터닝을 하거나 혹은 부피를 줄이기 위해 프레스를 수행할 필요가 있는데, 이 경우 오일층(156) 때문에 미끄러지면서 프레스 공정 수행이 어렵고, 나아가 오일 때문에 오히려 전기연결성, 즉 접속불량을 야기하는 문제를 파생시키기도 한다.
뿐만 아니라, 진공챔버를 사용하고 있기 때문에 항상 오일이 끓고 있어 생산장비를 오염시키는 단점도 있다.
이와 같은 문제는 당해 분야의 기술도입 후 오랜시간이 흘렀음에도 불구하고, 진공증착이라는 특수설비의 특수성, 공정조건이 까다롭다는 점, 마스크 자체 개량에 따른 불량 발생에 대한 염려 등이 복합적으로 겹쳐 설비의 개념 자체를 바꾸거나 개량할 엄두도 내지 못하고 지금까지 이어져 내려오고 있는 것이 현실이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 필름콘덴서 제조를 위해 유전체인 필름의 표면에 기존의 알루미늄 위에 아연층을 코팅하는 것이 아닌 아연 또는 아연합금층을 증착한 후 금속층 위에 오일을 도포하지 않고도 동등 이상의 특성을 유지하도록 함으로써 오일 도포에 따라 발생하는 전극스프레이(메탈리콘)시 밀착불량에 의한 통전불량, 설비 및 공장오염, 비용낭비 등의 문제를 해결하도록 개선된 단일 아연층 또는 아연합금층이 증착된 필름콘덴서용 증착필름을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, PP 또는 PET 필름인 기재필름(10)과; 상기 기재필름(10)의 상면에 직접 증착된 아연증착층(20); 및 상기 아연증착층(20) 상면에 형성된 베리어층(30);을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 아연층 또는 아연합금층이 증착된 필름콘덴서용 증착필름을 제공한다.
이때, 상기 베리어층(30)은 멜라민수지로 이루어진 것에도 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 필름콘덴서 제조를 위해 유전체인 필름의 표면에 기존의 알루미늄 위에 아연층을 코팅하는 것이 아닌 아연 또는 아연합금층을 증착한 후 금속층 위에 오일을 도포하지 않고도 동등 이상의 특성을 유지하도록 함으로써 오일 도포에 따라 발생하는 전극스프레이(메탈리콘)시 밀착불량에 의한 통전불량, 설비 및 공장오염, 비용낭비 등의 문제를 해결하도록 개선된 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 금속증착필름 제조용 증착장치의 요부를 발췌하여 보인 모식도이다.
도 2는 종래 기술에 따라 형성된 금속증착필름의 예시적인 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 단일 아연층이 증착된 필름콘덴서용 증착필름의 예시적인 단면도이다.
도 4는 도 3의 증착필름 제조용 증착장치의 모식도이다.
도 2는 종래 기술에 따라 형성된 금속증착필름의 예시적인 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 단일 아연층이 증착된 필름콘덴서용 증착필름의 예시적인 단면도이다.
도 4는 도 3의 증착필름 제조용 증착장치의 모식도이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단일 아연층 또는 아연합금층이 증착된 필름콘덴서용 증착필름은 금속증착층이 2층 구조가 아닌 아연 단일층으로 이루어진다.
즉, 본 발명에 따른 증착필름은 폴리프로필렌필름 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 기재필름(10)으로 한다.
그리고, 상기 기재필름(10)의 표면에는 아연증착층(20)이 곧바로 형성되며, 상기 아연증착층(20)은 단일 아연층 혹은 아연합금층일 수 있다.
이것은 기존처럼 알루미늄증착층을 배제시킨 것으로서, 아연을 폴리프로필렌필름 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 중 하나의 기재필름(10)에 직접 증착시키는 것에 의해 폴리프로필렌필름 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트중 하나의 기재필름(10)의 표면만을 개질하여 두 개의 층이 아닌 하나의 층을 코팅함으로써 공정 단순화를 달성할 수 있다.
예컨대, 알루미늄증착층의 주된 역할은 방습성, 가스베리어성 및 보향성, 봉합성(열접착성)을 얻기 위함인 바, 본 발명에서는 기존의 오일층이 아닌 베리어층(30)을 아연증착층(20) 상면에 형성함으로써 알루미늄증착층의 존재로 인해 얻을 수 있는 동등한 효과를 얻도록 한 것이다.
이 경우, 상기 베리어층(30)은 열경화성수지로 이루어져야 하며, 가장 바람직한 수지로는 멜라민수지이다.
더구나, 상기 베리어층(30)은 아연이 산화되는 것도 방지하므로 자연스럽게 기존 오일층의 기능도 함께 수행하게 되어 오일층의 존재로 인해 발생하던 문제까지 일소시키는 특장점도 가진다.
여기에서, 상기 멜라민수지는 멜라민과 포름알데히드의 축합(縮合)물의 수지로서 무색 투명하고 착색이 자유로우며 내열성, 표면 경도가 크고, 또 기계적 성질, 전기적 성질, 특히 내아크성, 내약품, 내용제, 내수성이 뛰어나 기존 알루미늄증착층과 오일층이 갖는 특성들을 모두 감당할 수 있게 된다.
이에 더하여, 본 발명에서는 베리어층(30)이 스킨을 형성하기 때문에 내스크래치성과 내열성 및 내전압성을 더욱 강화시키기 위해 상기 멜라민수지에 에보나이트 2.5중량부와, 시아노아크릴레이트 1.5중량부와, 옥시비스 1.5중량부와, 구형실리카 2.5중량부 및 2-페닐이미다졸 2.5중량부를 더 첨가할 수 있다.
이때, 상기 에보나이트는 생고무에 유황과 다른 배합물을 첨가하고 가열하여 만든 경질 고무로서 전기의 절연, 즉 내전압성을 강화시키기 위해 첨가된다.
그리고, 상기 시아노아크릴레이트(cyanoacrylate)는 고열팽창을 억제하고 접착고정력을 극대화시키면서 접착 안정성을 강화시키기 위해 첨가된다.
또한, 상기 옥시비스(OXYBIS)는 가교기능을 통해 경화피막을 형성함으로써 내마모성을 강화시키기 위해 첨가되는 것으로 이소프로필에테르(Iso-PropylEther)를 말하고, 상기 구형실리카는 비중차로 인해 조성물내에서 표면으로 부상하여 표면에만 존재하므로 표면에서의 매끄럼성을 유지함은 물론 표면에서의 내스크래치성을 강화시키는 역할을 하게 된다.
아울러, 상기 2-페닐이미다졸은 반응물의 구조적 안정성을 증대시키면서 가열건조시 열수축률이 적어 액의 열안정성을 강화시키고, 특히 도막의 부착력을 증대시키기 위해 첨가된다.
한편, 본 발명에 따른 증착필름은 도 4와 같은 진공챔버(40)에서 증착 제조될 수 있다.
이때, 상기 진공챔버(40)는 기재필름(10)이 견인되는 코팅드럼(50)을 포함하며, 상기 아연증착층(20)을 형성할 아연도가니(60)와, 상기 베리어층(30)을 형성할 베리어도가니(70)가 서로 영향을 미치지 않도록 격벽(80)으로 분리 구성되어야 한다.
이것은 금속과 수지물이 서로 특성이 다르기 때문에 금속인 아연이 먼저 증착된 후 그 위에 베리어가 형성되어야 하기 때문이다.
이와 같이, 본 발명은 아주 간단하고 단순해 보이지만, 지금까지 개시되지 못했고, 지금까지 문제로 적체만 되어 왔지 해결하지 못하고 있던 문제를 일소하면서 생산효율, 공정효율, 비용절감 모두를 달성하는 현저한 효과를 제공한다.
10: 기재필름
20: 아연증착층
30: 베리어층
20: 아연증착층
30: 베리어층
Claims (2)
- 삭제
- PP 또는 PET 필름인 기재필름(10)과; 상기 기재필름(10)의 상면에 직접 증착된 아연증착층(20); 및 상기 아연증착층(20) 상면에 형성된 베리어층(30);을 포함하는 단일 아연층 또는 아연합금층이 증착된 필름콘덴서용 증착필름에 있어서;
상기 베리어층(30)은 멜라민수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 단일 아연층 또는 아연합금층이 증착된 필름콘덴서용 증착필름.
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