KR19980065112A - 전해콘덴서 외장용기용 알루미늄 강판의 제조방법 및 그 물건 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전해콘덴서 외장용기용 알루미늄 강판의 제조방법 및 그 물건에 관한 것으로서, 화성처리가 된 알루미늄 강판을 150℃~250℃로 가열한 후 강판의 한 면 또는 양면에 하층에는 융점 240℃ 이하의 산변형 폴리에스테를 수지 필름, 상층에는 융점 250℃ 이상의 결정성 2축 배향 폴리에스테르 수지 필름으로 구성되는 2층 구조의 폴리에스테르 수지 필름을 산변형 폴리에스테르 수지면이 알루미늄 강판과 마주보게 하여 적층시키므로, 종래에 수지 도장 또는 수지 라미네이트 방법으로 알루미늄 소재에 유기 피막을 적층하는 방법에서 발생되는 전해액이 변질, 심가공시 박리 되는 문제, 수지 층이 파단 된다던가 균열이 발생하는 등의 문제점 등을 해결하면서 본 발명에 의한 수지 적층 알루미늄 강판의 적용으로 가공성, 절연서, 내열성 등이 우수한 전해 콘덴서 외장용기의 제조가 가능할 뿐만 아니라 미리 수지 필름이 적층된 강판을 사용함으로서 제조 공정이 종래 기술에 비해 간단하며, 생산성 또한 크게 향상시킬 수 있게 된다.

Description

전해콘덴서 외장용기용 알루미늄 강판의 제조방법 및 그 물건

본 발명은 전해콘덴서 외장용기용 알루미늄 강판의 제조방법 및 그 물건에 관한 것이다.

알루미늄 콘덴서 외장용기는 통상 알루미늄 판을 드로잉(Drawing)가공하여 용기 외면에 콘덴서 소자의 식별을 위해 각종 착색제로 착색을 하거나, 부호 등이 인쇄된 수축 튜브를 피복한 것이 사용되어 왔다.

최근 프린트 기판에 부착되는 전자부품의 소형화가 추구됨에 따라 알루미늄 전해 콘덴서도 마찬가지로 소형화되고 있으며, 콘덴서를 기판과 연결하기 위한 리드선이 짧아지거나 또는 콘덴서 본체 하부가 직접 기판과 접촉하는 방법 등이 사용되고 있으며 불필요한 공간을 없앤 고밀도의 구조를 위해 콘덴서 본체 측면부를 직접 배선판 표면에 접촉시키는 형태의 알루미늄 전해 콘덴서가 검토되고 있다.

종래의 전자 부품용 외장 용기에 사용되는 절연튜브에는 폴리염화비닐, 폴리에스테르, 에폭시 수지 등으로 이루어져 있으나 전자부품으로서 기판에 부착된 뒤 유기용제로 세정하거나 또는 통상의 사용온도 범위 내에서도 절연 튜브의 수축, 균열이 발생하여 절연성이 유지되지 못하였다. 또한 튜브를 사용할 경우 납땜의 온도에 의해 폴리염화 비닐 수축 튜브가 열화 또는 용해되는 문제가 있다.

고밀도 배치 및 소형화 추세에 따라 케이스 내측면에 절연성이 우수한 피막을 설치하여 콘덴서 박이 케이스에 접촉되는 경우에도 단선(Short)되지 않게 설계되고 있는 경우가 있고, 이러한 경우 케이스 내면 측에 절연 피막으로서 유기 피막을 사용한다.

또한 케이스 외면에는 다른 전기 부품과의 접촉에 의한 작동 불량을 방지하고 정격 전압 및 용량을 표시하기 위해 수지 튜브를 씌우지만 위에서 언급한 튜브의 수축, 균열, 경화 등의 문제점과 함께 소형화에 따라 튜브를 씌우기가 힘들어지므로 인해 알루미늄 소재에 유기 피막을 적층시키는 방법 등이 검토되고 있다.

알루미늄 소재에 유기 피막을 적층하는 방법으로서 수지 도장 또는 수지 라미네이트 방법이 있지만 각각 아래와 같은 문제점이 있다.

1) 에폭시계, 폴리에스테르계, 염화비닐계, 아크릴계 등의 수지 도장 경화법;

이 경우 심가공에 있어서 밀착성이 양호하지만 두꺼운 도장이 어렵고 절연성이 불충분할 뿐만 아니라, 전해 콘덴서에 사용하는 전해액에 대한 내식성이 불충분하여 전해액 중에 도장 성분이 일부 용출하기 때문에 전해액이 변질하는 등의 문제가 있다.

2) 불소계 수지 도장 경화법 ;

이 경우 전해액에 대한 내식성은 내약품성이 우수한 수지를 사용하기 때문에 양호하지만 불소계는 밀착성이 불충분하여서 심가공시 박리 되는 문제가 있다.

3) 올레핀계 수지 층을 이소시아네이트계 접착제로 라미네이트 하는 방법;

이 경우 내식성 및 절연성은 양호하지만 밀착성이 불충분하고, 게다가 심가공에서 박리되지 않은 경우에도 전해콘덴서가 가지는 100℃ 전후의 열에 따라 필름이 수축하여 박리 되는 문제가 있다.

4) 나일론6 또는 나일론66 등의 폴리아미드계 수지 필름을 알루미늄 판에 접착제 등을 게재 시켜 라미네이트 하는 방법;

방식과 전기 절연성, 내열성, 밀착성 등은 우수하나 심한 드로잉(Drawing) 가공을 할 경우 수지 층이 파단 된다던가 균열이 발생하는 등의 문제가 발생하기 쉽고 나일론 필름의 특성상 이를 보완하기 위하여 150℃~450℃에서 재가열, 융착하여야 한다.

5) 염화 비닐을 접착제를 이용하여 알루미늄 판에 적층시키는 방법;

경질 염화 비닐의 경우 연신율이 낮기 때문에 프레스 가공 시 박리나 균열이 발생하기 쉬운 문제점이 있고, 연질 염화비닐을 사용할 경우 내열성이 약하기 때문에 콘덴서를 기판에 부착시킬 때에 가열이 곤란하다. 또한 접착제가 일반적으로 유기 용제에 희석한 것이 많고 도포시 또는 건조시 발생하는 용제를 처리해야 하는 등의 문제가 있다.

본 발명은 알루미늄 전해 콘덴서의 외장용기용 수지 적층 알루미늄 강판에 있어서 위에서 언급한 종래 기술의 문제점들을 해결하고 밀착성, 절연성, 내열성, 인쇄성, 내식성이 우수한 전해콘덴서 외장용기용 알루미늄 강판의 제조방법 및 그 물건을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

하층에는 열접착성을 가지는 두께 2~10㎛의 산변형 폴리에스테르 수지 필름, 상층에는 융점250℃ 이상의 폴리에스테를 수지 필름으로 구성되는 2층 구조의 폴리에스테르 수지 필름을 알루미늄 판의 한 면 또는 양면에 적층시킴으로서 이루어지는 전해콘덴서 외장용기용 알루미늄 강판의 제조방법 및 그 물건으로 구성하는 기술적 수단을 제공한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

전해 콘덴서의 외장용기용 수지 적층 알루미늄 강판에 있어서, 화성처리가 된 알루미늄 강판을 100℃~250℃로 가열한 후, 강판의 한 면 또는 양면에 하층에는 융점 240℃ 이하의 두께 2~10㎛의 산 변형 폴리에스테르 수지 필름, 상측에는 융점 250℃ 이상의 결정성 2축 배향 폴리에스테르 수지 필름으로 구성되는 2층구조의 폴리에스테르 수지 필름을 산변형 폴리에스테를 수지면이 알루미늄 강판과 마주보게 하여 적층시킴으로서 밀착성, 절연성, 내열성, 인쇄성, 내식성이 우수할 뿐만 아니라 가공 시 수지 필름과 알루미늄 강판과의 가공 밀착력이 우수한 전해 콘덴서 외장용기용 수지 적층 알루미늄 강판을 제조할 수 있었다.

알루미늄 강판은 프레스 가공성이 우수한 것으로서 일반적으로 순도 95% 이상의 알루미늄 강판 또는 알루미늄- 마그네슘 합급강이 사용된다. 또한 상기 알루미늄 강판은 접착제와의 접착력을 향상시키기 위해 라미네이트 공정에 앞서서 공지의 크롬산 염, 인산 염,크롬-인산 염 등의 용액에서 화상 처리를 행한다.

알루미늄 강판과 수지 필름과 라미네이트 시키기 의해 알루미늄 강판은 100℃~250℃로 미리 1차 가열을 행한다. 100℃ 이하로 가열할 경우 본 발명에서 사용하는 열접착성 폴리에스테르 수지가 강판과 충분한 접착력을 나타내지 않음으로 인해 원하는 접착력을 얻을 수 없다. 반면 250℃ 이상으로 가열할 경우 하층의 열 접착성 수지 필름층이 용융되어 강판과 수지필름 사이에 기포가 발생될 가능성이 있고, 수지필름과 강판과의 접착력은 우수하지만 가열 온도에 비례하여 접착력이 향상되지는 않으며, 대용량의 가열 설비가 필요하므로 접합하지 않다.

폴리에스테를 수지 필름은 금속판체에 우수한 내부식성을 부여하기 위해 금속판체에 라미네이트시킬 때 항상 결정성의 2축 배향구조를 가지는 필름을 사용한다.

그러나 결정서의 2축 배향 구조의 폴리에스테르 수지 필름은 높은 융점과 낮은 접착력을 가지고 있기 때문에 금속판체에 직접 적층시키기는 어렵다. 따라서 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하고 낮은 온도에서 쉽게 폴리에스테르 수지 필름을 금속판에 적층 시키기 위해 그 하층에 두께 2~10㎛의 저융점 산 변형 폴리에스테르 수지 필름과 그 상층에 두께 5~30㎛의 결정성 2축 배향구조의 폴리에스테르 수지 필름의 구조를 가지는 2층 구조의 폴리에스테르 수지 필름을 사용한다.

상부층을 구성하고 있는 결정성 2축 배향 폴리에스테르 수지 필름은 강도 및 투명성 등이 우수한 것으로서 디카르본산 성분과 디오르 성분의 중축합에 의해 얻어지는 폴리에스테르일 경우 어느 것이라도 무방하지만 그 중에서도 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트 등이 가장 적합하다.

하층부를 구성하고 있는 저융점의 산변형 폴리에스테를 수지는 산성분의 0.5mol%~10mol%가 이소프탈산인 이소프탈산 변형 폴리에스테르 수지이며 그 중에서도 산성분의 0.5mol%~10mol%가 이소프탈산인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 공중합체가 열수축이 적고 열 융착성이 우수하기 때문에 가장 바람직하다. 테레프탈산을 이소프탈산으로 치환하는 경우, 이소프탈산 함유량이 산성분의 0.5mol% 이하에서는 열융착성이 개선되지 않는다. 반면 이소프탈산 함율량이 너무 많으면 적층 후 성형 및 가공공정에서의 가열처리에 의해 수지 피막의 수축이 일어난다. 열수축이 발생할 경우 수지 필름과 강판과의 밀착력이 저하된다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 단독 중합체는 가열에 의한 수축이 없고 배향구조로 인해 내식성이 우수하므로 2층 구조의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 필름이 적층된 알루미늄 강판이 전해 콘덴서 외장용기용으로 적합한 특성을 나타낸다.

수지 필름의 두께는 상층과 하층 두께를 합쳐 5~40㎛가 적당하며 바람직하게는 10~30㎛가 가장 적당하다. 만약 두께가 10㎛이하일 경우 심 가공 후 절연성이 불충분하며 40㎛ 이상일 경우 경제적이지 못하다.

수지필름과 알루미늄 강판을 라미네이트 시키는 방법은 일반적으로 내열성 고무 라이닝이 된 라미네이트 롤에 일정한 압력을 가하여 라미네이트 시킨다. 이때 균일한 특성의 적층강판을 얻기 위하여 라미네이트 롤을 일정 온도로 유지시켜 주는 것이 가능하다.

폴리에시테르 수지 필름이 적층된 알루미늄 강판을 사용하여 제조한 전해 콘덴서를 기판에 부착시킬 때 가열에 의해 수지 필름이 수축됨으로 인해 전해 콘덴서의 절연성이 저하되는 것을 막기 위하여 1차 가열에 의해 적층된 알루미늄 강판을 150℃~300℃ 범위의 온도로 2차 가열을 하는 것이 가능하다. 2차가열을 통하여 접착층(하층부)의 경화에 의한 접착력이 향상됨으로 인해 콘덴서 외장용기의 성형 및 기판에 부착시키기 위한 가열 공정에서도 우수한 내열성 및 가공 밀착성을 확보하는 것이 가능하다.

콘덴서의 소형화에 따라 콘덴서 표면에 용량 및 정격전압의 표시가 곤란할 경우 콘덴서 외장용기를 착색함으로써 구분하는 것이 가능하며, 이를 위해 필요할 경우 미리 수지 필름의 접착층(하층부)의 반대면에 콘덴서의 구분을 위한 인쇄층을 형성시킨 수지필름을 사용하는 것이 가능하다. 또한 인쇄층의 보호를 위해 오버코팅처리 할 수도 있다.

이하에서 본 발명의 실시 예를 보인다.

〔실시예 1〕

두께가 0.3㎜이고 양면에 인산 크로메이트 처리가 되어진 알루미늄 판(코일)을 유도가열기를 이용하여 판 표면을 180℃까지 1차 가열하여 라미네이트 롤로 보낸다.

동시에 하층에 산성분의 5mol%~8mol%가 이소프탈산으로 이루어지는 산 변형 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 상층에 결정성 2축 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 필름으로 구성된 2층 구조의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 필름을 산변형 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 필름이 알루미늄 강판과 마주보게 하여 라미네이트 롤을 이용하여 알루미늄 강판과 적층시킨 다음 공기 중에서 서냉 또는 60℃이하의 물에서 급랭함으로써 전해콘덴서 외장용기용 수지 적층 알루미늄 강판을 얻었다.

〔실시예 2〕

두께가 0.35㎜이고 양면에 인산 크로메이트 처리가 되어진 알루미늄 판(코일)을 유도 가열기를 이용하여 판 표면을 200℃까지 1차 가열하여 라미네이트 롤로 보낸다. 동시에 하층에 산성분의 2mol%~6mol%가 이소프탈산으로 이루어지는 산 변형 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 상층에 결정성 2축 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 필름으로 구성된 2층 구조의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 필름을 산변형 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 필름이 알루미늄 강판과 마주보게 하여 라미네이트 롤을 이용하여 알루미늄 강판과 적층시킨 다음, 다시 280℃로 2차 가열한 다음 60℃이하의 물에서 급랭함으로써 전해 콘덴서 외장용기용 수지 적층 알루니늄 강판을 얻었다.

〔실시예 3〕

두께가 0.35㎜이고 양면에 인상 크로메이트 처리가 되어진 알루미늄 판(코일)을 유도 가열기를 이용하여 판 표면을 230℃까지 1차 가열하여 라미네이트 롤로 보낸다. 동시에 하층에 산성분의 3mol%~7mol%가 이소프탈산으로 이루어지는 산 변형 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 상층에 결정성 2축 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 필름으로 구성된 2층 구조의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 필름을 산변형 폴레에틸렌 테레프탈레이트 수지 필름이 알루미늄 강판과 마주보게 하여 라미네이트 롤을 이용하여 알루미늄 강판과 적층시킨 다음, 다시 250℃로 2차 가열한 다음 60℃이하의 물에서 급냉함으로써 전해 콘덴서 외장용기용 수지 적층 알루미늄 강판을 얻었다.

실시 예에서 제조한 시료를 아래 시험방법으로 시험을 행한 뒤 그 결과를 표1에 나타내었다.

《밀착성 시험 1》

JISK6744에 규정하는 방법에 의해 각각의 시료에 1㎜ 간격으로 100개의 노치(Noch)를 만든 후에 각각의 시료의 측면으로부터 6㎜를 밀어 박리가 일어나지 않으면 합격으로 했다.

《밀착성 시험 2》

각각의 시료를 가공비 2.5로 심 가공을 하여 직경30㎜, 높이가 33㎜의 케이스를 만들어서 밀착성시험

〈내식성시험〉

각각의 시료를 가공비 2.5로 심 가공을 하여 직경 30㎜, 높이가 33㎜의 케이스를 만들어서, 전해액에 침적하여 피막성분의 용출 정도로 평가.

〈절연성시험〉

각각의 시료를 가공비 2.5로 심 가공을 하여 직경 30㎜, 높이가 33㎜의 케이스를 만들어서, 5g/ℓ의 염산으로 만들어진 용액에서 실온 3분간 침적하여 구리(Cu)의 석출 정도로 평가했다.

《내식성시험 1》

각각의 시료를 가공비 2.5로 심 가공을 하여 직경 30㎜, 높이가 33㎜의 케이스를 만들어서, 250℃로 가열된 핫 플레이트(Hot Plate)위에 가공된 케이스의 윗부분이 핫 플레이트의 표면에 접하도록 설치하고 100g의 하중을 30초간 가한 다음 케이스의 윗 부분의 박리 혹은 변화 여부로 판단.

《내식성시험 2》

각각의 시료를 가공비 2.5로 심 가공을 하여 직경 30㎜, 높이가 33㎜의 케이스를 만들어서, 160℃ 10분, 250℃ 5분, 450℃ 1분으로 각각 가열 후 각 시료의 필름의 수축, 박리 및 변화여부를 평가하였다.

표1 (시험결과)

구분	밀착성 1	밀착성 2	내식성	절연성	내염성	내열성 2
						160℃	250℃	450℃
실시예 1	◎	◎	◎	◎	◎	◎	○	○
실시예 2	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎
실시예 3	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎

( ◎: 매우 양호, ○: 양호, △: 보통, ×: 불량 )

이상과 같은 본 발명에 의한 수지 적층 알루미늄 강판의 적용으로 가공성, 절연서, 내열성 등이 우수한 전해 콘덴서 외장용기의 제조가 가능할 뿐만 아니라 미리 수지 필름이 적층된 강판을 사용함으로서 제조 공정이 종래 기술에 비해 간단하며, 생산성 또한 크게 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 전해콘덴서의 외장용기용 수지 적층 알루미늄 강판에 있어서,

   화성처리가 된 알루미늄 강판을 150℃~250℃로 가열한 후 강판의 한 면 또는 양면에 하층에는 융점 240℃ 이하의 산변형 폴리에스테를 수지 필름, 상층에는 융점 250℃ 이상의 결정성 2축 배향 폴리에스테르 수지 필름으로 구성되는 2층 구조의 폴리에스테르 수지 필름을 산변형 폴리에스테르 수지면이 알루미늄 강판과 마주보게 하여 적층시키는 것을 특징으로 하는 전해콘덴서 외장용기용 알루미늄 강판의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   폴리에스테르 수지를 알루미늄 강판에 적층 시킨 뒤 200℃~300℃로 2차 가열하는 것을 특징으로 하는 전해콘덴서 외장용기용 알루미늄 강판의 제조방법.
3. 제 1 항 및 제 2 항에 있어서,

   폴리에스테르 수지 필름이 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 필름인 것을 특징으로 하는 전해콘덴서 외장용기용 알루미늄 강판의 제조방법.
4. 제 1항에 있어서,

   하층의 폴리에스틸렌 테레프탈레이트 수지 필름이 산성분의 0.1mol%~10mol%가 이소프탈산인 것을 특징으로 하는 전해콘덴서 외장용기용 알루미늄 강판의 제조방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항에 의한 방법으로 제조된 전해 콘덴서의 외장용기용 수지 적층 알루미늄 강판.