KR20030074235A

KR20030074235A - 결정성 열가소성 수지를 함유하는 내가수분해성 이축배향필름, 그 제조방법 및 그 용도

Info

Publication number: KR20030074235A
Application number: KR10-2003-0013731A
Authority: KR
Inventors: 클레쉬홀거; 휴셀토마스; 호라프랜츠; 키네토르스텐; 쿠만보도; 힐커트고트프리드; 하놀드크리스토퍼
Original assignee: 미쓰비시 폴리에스테르 필름 지엠비에치
Priority date: 2002-03-06
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2003-09-19
Also published as: EP1342746A1; JP2003251695A; US20030170475A1

Abstract

본 발명은 두께가 0.5㎛∼12㎛인 결정성 열가소성 수지를 함유하는 내가수분해성 이축배향 필름에 관한 것이다. 본 필름은 적어도 하나 이상의 가수분해 억제제를 함유하고, 도전성 피막을 가지며, 현저한 저 가수분해율 및 우수한 유전 특성을 갖는다. 본 필름은 내가수분해성 외에 적어도 하나 이상의 부가 기능을 가질 수도 있다. 특히 고 내트래킹성을 가지며, 저 손실률을 갖는다. 또 본 발명은 상기 필름의 제조방법 및 그 용도에 관한 것이다.

Description

결정성 열가소성 수지를 함유하는 내가수분해성 이축배향 필름, 그 제조방법 및 그 용도{Biaxially Oriented, Hydrolysis-resistant Film Comprising a Crystallizable Thermoplastic, Its Production and Use}

본 발명은 두께가 0.5㎛∼12㎛인 결정성 열가소성 수지를 함유하는 내가수분해성 이축배향 필름에 관한 것이다. 본 필름은 적어도 하나 이상의 가수분해 억제제를 함유하고, 도전성 피막을 가지며, 현저한 저 가수분해율 및 우수한 유전 특성을 갖는다. 특히 고 내트래킹성(tracking)을 가지며, 저 손실률(dissipation factor)을 갖는다. 본 필름은 내가수분해성 외에 적어도 하나 이상의 부가 기능을 가질 수도 있다. "부가 기능"이란 수축성 및 솔더성(solderability)을 의미한다. 또한 본 발명은 상기 필름의 제조방법 및 그 용도에 관한 것이다.

필름 콘덴서의 제조에 적합한 상기 두께범위의 열가소성 수지 필름은 공지된 기술이다.

콘덴서제조용 필름은 콘덴서가 전압에 효율적으로 견디고, 충방전시에 과열되지 않도록 하기 위해서, 내 전기트래킹성 및 유전흡수 측면에서 엄격한 요건을 충족해야 한다. 이것은 특히 EP-A-0-791 633호에 기재된 바와 같이, 사용된 고순도의 원료에 의해 확실하게 된다. 이 때문에 전기적 특성에 악영향을 미치지 않도록 첨가물(통상적으로 사용되는 SiO₂또는 CaCO₃안료 등의 무기물 첨가제, 및 폴리스티렌 등의 매우 낮은 유전상수를 갖는 중합체 제외)을 사용하는 것이 선행되어야 한다.

결정성 열가소성 수지로 제조된 종래의 필름콘덴서에서는, 일반적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트 단일중합체를 사용하였다. 그러나 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 유리전이온도 이상의 온도, 특히 100℃ 이상의 온도에서 가수분해 열화되는 경향이 있다. 필름 콘데서는 여러분야에서의 용도를 가지고 있으나, 일예로서 자동차분야에서 130℃ 이하의 온도 및 일부의 경우에는 그 이상의 온도는 그렇게 흔한 일이 아니다. 가수분해 열화의 결과, 콘덴서 내의 필름층이 시간외에 취화되어 불량 콘덴서가 될 수도 있다. 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)는 보다 나은 내 가수분해성을 가지고 있으나, 가격이 훨씬 비싸기 때문에 대부분의 경우에 비경제적이고, 상기 온도에서 오래 사용하면 심각한 열화가 일어난다. 단일 중합체 대신에 이소프탈산 부분을 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 공중합체를 사용하면 그 이상의 가수분해 민감성이 증대된다.

비록 가수분해는 콘덴서를 수증기 장벽을 포함하는 박스내에서 봉지함으로써 방지되지만, 통상적인 박스(예를 들어, PPS로 제조된 것)에서는 짧은 시간내에 다시 상당한 수증기압으로 올라가기 때문에 매우 비효율적이다. 더구나, 박스로 인해추가비용이 들고, 다른 소형 전자부품을 이용할 공간을 차지하게 된다. 많은 경우에, 종래의 유선 콘덴서는 더이상 쓸모가 없고, 표면솔더형 SMD(면실장 소자) 콘덴서로 대체되었다.

상대적으로 내가수분해성 폴리에스테르 기재는 카르보디이미드를 사용하여 얻을 수 있고, 이것으로부터 생산된 필름 및 섬유는 공지기술이다(US 5 885 709, EP 0 838 500, CH 621 135). 그러나 상기 기재 및 필름은 콘덴서필름에 필요로 하는 유전특성 및 가공특성의 요건을 만족하지 않는다.

SMD콘덴서를 제조하는데 적합한 PET필름은 공지된 것이고, 특히 WO 98/13415에 기재되어 있다. 그러나, 이 필름은 내가수분해성이 없다.

본 발명의 목적은 상기 종래기술의 단점을 해결하기 위한 것이다.

따라서 본 발명은 주성분으로서 결정성 열가소성 수지를 함유하고, 두께 0.5∼12㎛, 바람직하게는 1.2∼7.0㎛, AC트래킹저항 ≥190 KV/mm, 조도 Ra ≤150nm이고, 적어도 하나 이상의 가수분해 안정화제를 함유하고, 도전성 피막을 가지며, 적어도 하나 이상의 다른 기능성을 가질 수도 있는 내가수분해성 이축배향 필름을 제공한다. 또 본 발명은 이 필름의 제조방법 및 그 용도에 관한 것이다.

본 발명에 의한 필름은 내가수분해성이 우수하고, 내트래킹성이 크다. 또한 유전흡수(즉, 저 유전손실률)가 낮고, 비용경제적이며, 그 도전성 피막으로 인해 내 가수분해성이며 SMD솔더성일 수도 있는 전기적으로 안정한 콘덴서를 제조하는데 적합하다. 이러한 종류의 SMD콘덴서는 박스가 필요없기 때문에, 특히 작은 공간을차지한다는 이점이 있고 불안정한 열가소성수지를 함유하는 콘덴서보다 수명이 길다.

또한 본 발명에 의한 필름은 그 특성이 손상되지 않고 코팅전에 재사용할 수 있으며, 분쇄물(regrind)을 다시 사용할 수 있다.

고 내트래킹성이란 교류(AC)에서 볼플래이트법(ball and plate method)에 의해 DIN 53481에 따라 측정된 필름의 내트래킹성이 ≥190 kV/mm 바람직하게는 ≥240 kV/mm, 보다 바람직하게는 ≥280 kV/mm라는 것을 의미한다.

저유전손실률(탄젠트 델타)은 30℃ 1kHz에서 ≤0.0075, 바람직하게는 ≤0.0055, 보다 바람직하게는 ≤0.0050이고, 120℃ 1kHz에서는 ≤0.03, 바람직하게는 ≤0.022, 보다 바람직하게는 ≤0.019이다.

"전기적으로 안정한 콘덴서"란 가수분해 안정화제가 있는 콘덴서는 수명이 상당히 연장되고, 가수분해 안정성이 없는 콘덴서에 비해 고장률이 높지않다.

SMD솔더성이란 리플로 솔더링을 하기 위한 통상의 220℃ 이상의 온도에서 콘덴서가 기계적인 변형이 없이 전기적으로 안정하다는 것을 의미한다.

필름의 주요 구성성분은 결정성 열가소성 수지이다. 결정성 또는 부분 결정성 열가소성 수지로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 비벤조일개질 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PETBB), 비벤조일개질 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBTBB) 및 비벤조일개질 폴리에틸렌 나프탈레이트(PENBB) 또는 그 혼합물을 들 수 있으며, PET, PEN및 PETBB가 바람직하다.

주성분으로서 디메틸 테레프탈레이트(DMT), 에틸렌글리콜(EG), 프로필렌글리콜(PG), 1,4-부탄디올, 테레프탈산(TA), 벤젠디카르복시산, 및/또는 나프탈렌-2,6-디카르복시산(NDA) 이외에, 열가소성 수지를 제조하기 위해 사용될 수 있는 물질로는 이소푸탈산(IPA), trans- 및/또는 cis-1,4-시클로헥산디메탄올(c-CHDM, t-CHDM 또는 c/t-CHDM)을 들 수 있며, 디카르복시산(또는 디카르복시산 에스테르) 성분 및 디올 성분도 사용하기 적합하다.

본 발명에 의하면 결정성 열가소성 수지는

- 결정성 단일중합체

- 결정성 공중합체

- 결정성 열가소성수지 화합물

- 결정성 재생물, 및

- 다른 형태의 결겅성 열가소성수지이다.

바람직한 것은 디카르복시산 성분의 95% 이상, 바람직하게는 98몰% 이상이 TA 또는 NDA로 이루어진 중합체이다. 특히 바람직한 것은 디올 성분의 90% 이상, 바람직하게는 93% 이상이 EG로 이루어진 열가소성 수지이다. 다른 중합체로는 총중합체에 대한 디에틸렌글리콜의 비율이 1∼2% 범위내에 있는 것이 바람직하다. 상기 양에는 가수분해 안정화제가 무시되어 있다.

또 본 발명에 의한 필름은 표면토포그라피(topography)를 조정하기 위한 유기 또는 무기화합물을 함유하는 것이 필요하다. 그러나 조도(Ra)가 너무 심하면 콘덴서 제조에서 전기생산에 악영향을 미친다. 따라서 하기와 같이 필름두께에 따라 가변적일 수 있는 조도값을 설정하는 것이 바람직한 것으로 판명되었다. 사용된 화합물의 양은 사용된 물질 및 그 입자크기에 따라 다르다. 상기 입자크기는 0.01∼10.0㎛, 바람직하게는 0.1∼5.0㎛, 보다 바람직하게는 0.3∼3.0㎛이다. 필름두께가 3.6∼12.0㎛인 필름인 경우의 목표 Ra는 ≤150nm, 바람직하게는 ≤100nm이다. 필름두께가 2.4∼3.5㎛인 필름인 경우의 Ra는 ≤100nm, 바람직하게는 ≤70nm이고, 필름두께가 2.4㎛ 이하인 필름인 경우는 ≤70nm, 바람직하게는 ≤50nm이다.

조도를 얻기 위한 적당한 화합물로는 탄산칼슘, 인회석, 실리카, 이산화티탄, 알루미나, 가교 폴리스티렌, 제올라이트, 다른 실리케이트 및 알루미노실리케이트를 들 수 있다. 이들 화합물은 일반적으로 0.05∼1.5%, 바람직하게는 0.1∼0.6%를 사용한다. 사용된 특정 화합물에 대한 조도는 간단한 혼합실험 후 Ra값을 측정함으로써 쉽게 측정할 수 있다. 실시예에 의하면 실리카안료 ?Sylysia 320(Fuji, 일본) 0.11%와 ?Aerosil TT600(Degussa, 독일) 0.3%를 조합한 5㎛ 필름은 Ra가 70nm이다. 마찬가지로 평균입자크기 1.2㎛의 ?Omyalite(탄산칼슘, Omya 스위스) 0.6%를 함유하는 두께 5㎛의 필름은 Ra가 60nm이다. 같은 방식을 사용하여 두께 1.4㎛의 필름을 제조하면 Ra가 35 ±5nm가 된다.

탄젠트 델타 전기손실율 및 AC 트래킹저항을 얻기 위해서, 사용되는 열가소성 수지의 용융저항은 1 ×10⁷Ω㎝ 이상, 바람직하게는 10 ×10⁷Ω㎝ 이상, 보다 바람직하게는 25 ×10⁷Ω㎝ 이상인 것이 유리한 것으로 판명되었다. 그 평균값은 하기의 식으로 계산된다.

1/(x₁·1/W₁+ x₂·1/W₂+ ...... + x_n·1/W_n)

(식중, x₁(x_n)은 성분 1(n)의 열가소성 칩의 분율이고, W₁(W_n)은 성분 1(n)의 열가소성 칩의 저항이다.)

DIN 53728에 따라 디클로로아세트산에서 측정한 필름의 표준점도 SV(DCA)는 700∼1100, 바람직하게는 800∼980이다.

또 본 필름에는 가수분해 안정화제가 함유되는데, 소위 마스터배치 기술로 불리우는 방법에 의해 필름제조과정에서 직접 계량되는 것이 바람직하고, 그 분율은 결정성 열가소성 수지를 기준으로 0.2∼10.0중량%, 바람직하게는 1.0∼4.0중량%이다. 마스터배치내의 가수분해 안정화제의 분율은 마스터배치 총중량을 기준으로 일반적으로 5.0∼60.0중량%, 바람직하게는 10.0∼50.0중량%이다.

바람직한 가수분해안정화제로는 카르보디이미드, 바람직하게는 ?P100(Rheinchemie사, 독일) 또는 ?Stabilisator 9000(Raschig사, 독일) 등의 카르보디이미드 중합체를 들 수 있다.

후술하는 첨가제 이외에 본 필름에는 방염제, 자유라디칼 스캐빈저, 및/또는 폴리에테르이미드 등의 다른 중합체 등 다른 성분을 함유할 수도 있다.

가수분해 안정화제는 마스터배치 기술에 의해 첨가되는 것이 바람직하다. 우선 이것은 담체물질에 완전히 분산시킨다. 담체물질에는 열가소성수지 자체, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 또는 열가소성 수지와 겸용될 수 있는 다른 중합체가 포함된다. 마스터배치가 필름제조용 열가소성 수지내로 계량된 후에, 그 성분들은 압출과정에서 용융되어 열가소성 수지내에 용해된다.

마스터배치는 그 자리에서 제조될 수도 있다. 즉 열가소성 수지 제조용 단량체를 다른 성분, 예를 들어 가수분해 안정화제 및/또는 조도를 얻기 위해 사용되는 화합물과 함께 혼합하고, 수득된 혼합물을 중축합시킨다.

제조공정에서 경제적인 부분은 필름을 제조하는데 필요한 원료 또는 원료성분을 예를 들어 진공건조기(즉 감압하에서 작동되는 것), 유동층건조기 또는 고정층건조기(탑건조기) 등의 상용 표준공업용 건조기를 사용하여 건조시킬 수 있다는 것이다. 중요한 것은 본 발명에 따라 사용되는 원료는 굳어지거나 열적으로 열화되지 않는다는 것이다. 상기 건조기는 일반적으로 대기압하, 100∼170℃에서 작동하며, 종래기술에 따라 가수분해 안정화된 원료는 덩어리지고 건조기 및/또는 압출기를 막히게 한다. 건조조건이 가장 원만한 진공건조기의 경우, 원료는 50mbar의 감압하에서 약 30∼130℃로 통과된다. 130℃ 이하의 건조온도를 갖는 건조기라도 콘덴서필름 제조에는 종래의 원료가 덩어리질 수도 있는 약 100℃ 이상의 후건조기(호퍼)가 필요하다. 다시말해 온도 100∼130℃에서 3∼6시간 동안 호퍼에서 후건조할 필요가 있다.

본 발명의 필름은 일반적으로 공지의 압출공정에 의해 제조된다.

이들중 어느 한 공정에서 채택된 절차에서는 당해 용융물을 편평한 필름 다이를 통해 압출하고, 얻어진 필름을 하나 이상의 롤(치일롤) 상에서 고화시키기 위해서 실질적으로 무정형의 예비필름으로 인출하여 냉각하고, 이어서 필름을 재가열한 다음, 이축연신(배향)하고 이축연신된 필름을 열고정한다.

이축배향은 일반적으로 연속해서 수행한다. 연속연신에서, 먼저 길이방향(즉, MD: 기계방향)으로 배향한 후, 횡방향(즉, TD: 기계 방향에 직각)으로 배향하는 것이 바람직하다. 이로써 분자사슬이 배향된다. 길이방향의 연신은 목적 인출비에 따라 서로 다른 속도로 회전하는 2개의 롤에 의해 수행될 수 있다. 횡방향 연신을 위해서는 일반적으로 적당한 텐터프레임을 사용한다.

배향온도는 비교적 넓은 범위에서 다양하게 실행될 수 있으며, 소정의 필름특성에 따라 좌우된다. 다시말해, 길이방향 및 횡방향연신은 Tg+10℃∼Tg+60℃(Tg=필름의 유리전이온도)에서 실행한다. 길이방향 인출비는 일반적으로 2.0:1∼6.0:1, 바람직하게는 3.0:1∼4.5:1이다. 횡방향 인출비는 2.0:1∼5.0:1, 바람직하게는 3.0:1∼4.5:1이다. 또 선택적으로 2차 길이방향 및 횡방향 연신의 인출비는 1.1:1∼5.0:1로 한다.

또 1차 길이방향 연신은 횡방향 연신과 동시에 행할 수도 있다(동시신축). 길이방향 및 횡방향의 인출비가 각각 3.5 이상인 경우가 특히 유리한 것으로 밝혀졌다.

이후 열고정 작업에 있어서, 필름을 180∼260℃, 바람직하게는 220∼245℃에서 약 0.1∼10초 동안 보류시킨다. 열고정시 열고정이나 열개시후에 필름은 0∼15%, 바람직하게는 1.5∼8%까지 횡방향 및 경우에 따라서는 길이방향으로도 이완되고, 필름을 통상의 방법으로 냉각하고 권취한다.

SMD콘덴서에 대한 실시예에서, 차후 열고정시에 필름을 180∼260℃, 바람직하게는 220∼245℃에서 약 0.1∼10초 동안 보류시킨다. 열고정 후 및/또는 열고정시에 적어도 2이상의 단계에서 필름은 180℃ 이하, 바람직하게는 180∼130℃에서 총 이완 중 총 4∼15%, 바람직하게는 5∼8%, 적어도 2%까지는 횡방향으로 이완된다. 그후 필름을 통상의 방법에 의해 냉각하고 권취한다. 또 이완은 길이방향으로도 일어날 수도 있다.

콘덴서의 특정 내트래킹성 및 소정의 전기안정성을 얻기 위해서, 세로방향에서의 필름두께 변동은 필름의 평균두께를 기준으로 일반적으로 20% 이하, 바람직하게는 15% 미만, 보다 바람직하게는 10% 미만인 바람직한 것으로 판명되었다. 압출지역(다이 + 용융라인 + 압출기)에서의 온도는 Ts(Ts=필름의 용융점) +20∼+50℃인 것이 바람직한 것으로 판명되었다. 특히 적당한 온도는 Ts+30℃∼Ts+45℃이다.

이후 권취된 필름을 공지의 방법(전도성 중합체 등의 다른 전도성 물질로 코팅하는 것도 가능하다)에 의해 종래의 금속화기계(예를 들어, Applied Films사, Leybold)로 금속화하고, 콘덴서를 제조하기 위한 소정의 폭으로 전환한다. 콘덴서권선을 제조하는데 이와 같이 좁은 금속화된 스트립을 사용하고, 편평하게 압축(0∼280℃), 쇼우퍼(schoop) 및 접촉시킨다.

바람직한 실시예에서 금속화(또는 다른 전도성 코팅) 후의 필름은 200℃(15분)에서 세로수축률이 5% 이하, 바람직하게는 4% 이하, 보다 바람직하게는 3.5% 이하이다. 그러나 세로수축률은 1% 이상이다. 200℃(15분)에서 가로수축률은 2% 이하, 바람직하게는 1% 이하, 보다 바람직하게는 0.5% 이하이다. 그러나 TD에서의 수축도는 항상 -0.5% 이상이다.

또 휠 또는 로드에의 좁은 스트립의 권선을 쇼우퍼하고, 오븐(100∼280℃)에서 열안정화하며, 상응하는 콘덴서폭(필름콘덴서)으로 자른 후 마지막으로 접촉시킨다. 필요한 경우 쇼우핑 전에 열적조절을 할 수도 있다.

본 발명에 의한 필름은 가수분해 안정화제를 공급하였음에도 불구하고 유전손실률(탄젠트)은 이를 첨가하지 않고 필름을 생산한 것에 비해 과도하게 높지 않다는 것은 놀랄만한 것이다.

가수분해 안정화제가 구비된 필름을 함유하는 콘덴서의 수명은 종래의 필름을 함유하는 콘덴서에 비해 2배 이상으로 증가된다. 또 가수분해 안정화제를 함유하는 PEN필름으로 제조된 콘덴서는 그 수명이 현저하게 증가하고, 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 기재의 콘덴서의 범위내에 있게 된다는 것은 놀랄만한 것이다.

특히 놀랄만한 것은 본 발명에 의한 필름은 내트래킹성이 높고, 전기적 특성이 매우 우수하다는 것이다. 따라서 본 필름은 특히 콘덴서, 바람직하게는 시동기(starter) 콘덴서에 특히 적합하다. 따라서 이들 콘덴서는 높은 전류가 흐르는 경우에 전압시험 및 수명에 있어서 결함률이 비교적 높지 않게 나타난다.

하기의 실시예에서 각 특성을 인용한 표준 및 방법에 따라 측정한다.

표준점도(SV) 및 고유점도(IV)

표준점도 SV(DCA)는 25℃, 디클로로아세트산에서 DIN 53726에 기초한 방법으로 측정한다. 고유점도(IV)는 표준점도로부터 다음과 같이 계산한다.

IV= [η]= 6.907·10^-4SV(DCA) + 0.063096 [㎗/g]

조도

필름의 조도 Ra는 0.25㎜ 컷오프로 DIN 4768에 따라 측정한다.

전기 내트래킹성

전기 내트래킹성은 교류(50Hz)하에 10측정부위 방식으로 DIN 53481에 따라 기록한다.

손실률(탄젠트 델타)

손실률은 DIN 53483의 라인을 따라 측정한다.

전압시험

제조된 100개의 콘덴서 샘플 각각에 전압을 2초 동안 인가한다. 전압은 사용된 필름의 두께에 따라 다르며, 다음과 같이 계산한다. 전압(V)=69 ·(두께 ㎛)^1.3629

각 콘덴서에 대한 전압시험은 2초동안 전압이 10% 이상 증가되지 않은 경우에 합격으로 한다. 사용된 콘덴서중 2개 이하가 불량인 경우 전 시험이 합격한 것으로 한다.

수명

100개의 콘덴서를 125℃, 50%RH의 오오토클레이브에 500시간 동안 저장하고, 이 시간 전후로 전압시험을 한다. 이 시험은 전압시험을 통과한 콘덴서중 2개 이하가 열적조절후에 불량인 경우 합격한 것으로 한다.

세로방향의 필름두께 변동

유량성 두께측정 방식 또는 게이지를 사용하여 2cm마다 연속적으로 길이 10m의 필름스트립의 두께를 측정한다. 측정된 최소 두께를 최대에서 감산하고, 그 결과를 평균두께의 백분율로 표시한다.

용융전도성/용융저항성

원료 15g을 유리관에 넣고, 180℃에서 2시간 동안 건조시킨다. 관을 285℃의 오일통에 넣고 증발시킨다. 융융물을 0.1 ·10^-2bar로 단계적으로 감압하여 기포가 없게 한다. 이후 관에 질소를 채우고, 200℃로 예비가열된 2개의 전극(0.5cm 떨어져 있는 2개의 플라티늄판(A=1㎠))을 융융물에 서서히 집어 넣는다. 전압 100V(고저항측정기 4329A, Hewlett Packard)에서 7분 후에 측정하고, 측정값은 전압인가후 2초 걸린다.

수축률

필름을 10cm ×10cm로 잘라 열적수축률을 측정한다. 가열되지 않은 샘플(L₀)의 가장자리 길이를 정확하게 측정하고, 모든 샘플을 통풍건조 캐비닛에서 15분 동안 각 온도별로 가열한다. 가열된 샘플(L)을 건조캐비닛에서 꺼내어 대응하는 세로방향의 모서리를 상온에서 정확하게 비교측정한다.

SMD 솔더성

필름으로 생산된 콘덴서를 235℃에서 2분 동안 열처리한다. 이후 상기한 바와 같이 전압시험을 한다. 그러나 이 시험에서는 콘덴서가 눈에 뜨일 정도로 변형되지 않으면 합격한 것으로 한다. 실제조건하에서 변형된 콘덴서는 납땜할 수 없다.

실시예 1-7(본 발명) 및 C1-C4(비교예)

두께가 다른 필름(표 1 참조)를 하기와 같이 생산하였다. 이것을 하기와 같이 콘덴서 제조용으로 사용하였다.

필름제조(실시예 1-4(본 발명) 및 C1-C2(비교예))

열가소성칩을 실시예에 기재된 비율로 혼합하고, 155℃ 유동층건조기에서 1분 동안 예비결정하고, 150℃ 탑건조기에서 3시간 동안 건조한 후 290℃에서 압출하였다. 용융 중합체를 전도롤(take-off roll) 방식으로 다이로부터 인출하였다. 필름을 116℃에서 기계방향으로 3.8인자만큼 배향하고, 110℃에서 횡방향으로 3.7만큼 배향하였다. 계속해서 필름을 230℃에서 열고정하고 200∼180℃에서 4%만큼 횡방향으로 이완하였다.

콘덴서생산(실시예 1-4(본 발명) 및 C1-C2(비교예))

각 필름에 두께 약 500Å의 알루미늄층을 증착시키고, 마스킹테이프를 사용하여 18mm 폭마다 금속스트립 사이에 폭 2mm의 비금속 스트립을 만든 후, 폭 10mm의 스트립으로 잘랐다. 그래서 폭 1mm의 비금속 스트립이 모서리(자유 모서리)에 남게 한다. 하나는 좌측에 자유모서리가 있고, 다른 하나는 우측에 자유모서리가 있는 각각 3m 길이의 2개의 스트립을 금속로드 상에서 직경 3mm로 권취하였다. 2개의 스트립의 편차는 폭방향에서 0.5mm이었다. 계속해서 권선을 140℃에서 5분 동안50kg/㎠로 가압하여 편평하게 하였다. 수득된 권선을 양면에 쇼우핑하여 트콜리선(contact wire)이 제공된다.

필름생산(실시예 5-7(본 발명) 및 C3-C4(비교예))

열가소성 칩과 다른 구성성분을 실시예에 기재된 비율로 혼합하고, 155℃ 유동층건조기에서 1분 동안 예비결정하고, 150℃ 탑건조기에서 3시간 동안 건조한 후 290℃에서 압출하였다. 용융 중합체를 전도롤 방식으로 다이로부터 인출하였다. 필름을 116℃에서 기계방향으로 3.8인자만큼 배향하고, 110℃에서 횡방향으로 3.7만큼 배향하였다. 계속해서 필름을 239℃에서 열고정하고 230∼190℃에서 4%만큼 횡방향으로 이완한 다음, 다시 180∼130℃에서 3%만큼 이완하였다.

콘덴서생산(실시예 5-7(본 발명) 및 C3-C4(비교예))

각 필름에 두께 약 500Å의 알루미늄층을 증착시키고, 마스킹테이프를 사용하여 18mm 폭마다 금속스트립 사이에 폭 2mm의 비금속 스트립을 만든 후, 폭 10mm의 스트립으로 잘랐다. 그래서 폭 1mm의 비금속 스트립이 모서리(자유 모서리)에 남게 한다. 하나는 좌측에 자유모서리가 있고, 다른 하나는 우측에 자유모서리가 있는 각각 600m 길이의 2개의 스트립을 금속휠 상에서 직경 20cm로 권취하였다. 2개의 스트립의 편차는 폭방향에서 0.5mm이었다. 금속스트립 상하에 비금속 필름 10겹을 각각 권취하였다. 금속스트립을 가장 위에 있는 필름에 0.1kg/㎠의 압력으로 붙였다. 이후 휠상의 권선을 양면에 쇼우핑하여 두께 0.2mm의 은으로 증기코팅하고, 195℃ 오븐(건조 질소분위기)에서 60분 동안 열고정하였다. 이후 금속스트립을 권선휠로부터 제거하고 0.7cm 간격으로 절단하여 각 콘덴서로 하였다.

사용된 원료

원료 R1: PET (M 03형, KoSa), SV 820

원료 R2: PEN, SV 900

마스터배치 MB1: 안정화제 9000 15.0중량% 및 PET, SV 860 85.0중량%

마스터배치 MB2: Sylysia 320 1.0중량%, Aerosil TT600 3.0중량% 및 PET, SV 800 96.0중량%

마스터배치 MB3: 안정화제 9000 15.0중량% 및 PEN, SV 900 85.0중량%

마스터배치 MB4: Sylysia 320 1.0중량%, Aerosil TT600 3.0중량% 및 PEN, SV 900 96.0중량%

사용된 원료의 용융저항은 25 ·10⁷∼30 ·10⁷Ωcm이었다.

필름을 표 1의 조건에 따라 제조하였다.

실시예	필름두께(㎛)	구성
1	2	MB2 11.0중량%, MB1 10.0중량% 및 R1 79.0중량%
2	6	MB2 8.0중량%, MB1 10.0중량% 및 R1 82.0중량%
3	6	압출온도 270℃로 한 것 외에 실시예 2와 같다.
4	6	MB4 8.0중량%, MB3 10.0중량% 및 R2 82.0중량%압출온도 305℃; 배향온도 141℃
5	2	MB2 11.0중량%, MB1 10.0중량% 및 R1 79.0중량%
6	6	MB2 8.0중량%, MB1 10.0중량% 및 R1 82.0중량%
7	6	MB4 8.0중량%, MB3 10.0중량% 및 R2 82.0중량%압출온도 305℃; 배향온도 141℃필름을 247℃에서 열고정하고, 247∼190℃에서4%만큼 횡방향으로 이완한 후, 다시 180∼150℃에서 3%만큼이완하였다.
C1	2	MB2 11.0중량% 및 R1 89.0중량%
C2	6	MB2 8.0중량% 및 R1 92.0중량%
C3	2	MB2 11.0중량%, MB1 20.0중량% 및 R2 69.0중량%이 실시예의 경우, 본 발명의 실시예 5와 달리 200∼180℃에서, 즉 저비율로 4%만큼만 횡방향으로 이완하였다.
C4	2	MB2 11.0중량% 및 R1 89.0중량%

이들 필름의 특성 및 이로부터 제조된 콘덴서의 특성을 표 2에 나타낸다.

실시예 1∼4, 즉 본 발명에 의한 실시예에서, 콘덴서의 내가수분해성은 우수하지만, 비교예 1 및 2에서의 내가수분해성 및 수명은 만족스럽지 않다. 실시예 5∼7, 즉 본 발명에 의한 실시예에서, 콘덴서의 내가수분해성은 우수하고, 콘덴서는 SMD솔더성을 갖는다. 비교예 3에서 내가수분해성은 우수하지만, SMD솔더성은 없다. 비교예 4에서는 내가수분해성은 없지만, SMD솔더성은 우수하다.

특성		실시예
특성		1	2	3	4	C1	C2
두께	㎛	1.97	5.98	5.97	5.95	1.96	6.03
조도 Ra	nm	41	54	51	62	38	55
내트래킹성	V/㎛	304	315	294	318	312	320
120℃ 1kHz에서탄젠트		0.018	0.017	0.017	0.012	0.014	0.013
30℃ 1kHz에서탄젠트		0.0049	0.0048	0.0049	0.0043	0.0045	0.0044
전압시험	+/-	+	+	(+)	+	+	+
수명	+/-	+	+	+	++	-	-
세로방향의두께변동	%	8	5	22	10	9	3
SV		883	894	887	895	783	775

+: 우수++: 매우 우수 (+): 보통 -: 나쁨

특성		실시예
특성		5	6	7	C4	C3
두께	㎛	1.97	5.98	5.95	1.96	1.98
조도 Ra	nm	39	55	62	37	36
내트래킹성	V/㎛	301	301	312	319	315
120℃ 1kHz에서탄젠트		0.0179	0.0188	0.014	0.015	0.0172
30℃ 1kHz에서탄젠트		0.0045	0.0049	0.0047	0.0045	0.0048
전압시험	+/-	+	+	+	+	+
수명	+/-	+	+	++	-	+
SMD 솔더성	+/-	+	+	+	+	-
세로방향의두께변동	%	9	7	6	8	4
SV		883	894	895	780	886

+: 우수++: 매우 우수 (+): 보통 -: 나쁨

본 발명에 의한 필름은 내가수분해성이 우수하고, 내트래킹성이 크다. 또 유전흡수(즉, 저 유전손실률)가 낮고, 비용경제적이며, 그 도전성 피막으로 인해 내 가수분해성이며 SMD솔더성일 수도 있는 전기적으로 안정한 콘덴서를 제조하는데 적합하다. 또한 본 발명에 의한 필름은 그 특성이 손상되지 않고 코팅전에 재사용할 수 있으며, 분쇄물을 다시 사용할 수 있다.

Claims

주성분으로서 결정성 열가소성 수지를 함유하고, 두께가 0.5∼12㎛, AC트래킹저항이 ≥190 KV/mm이며, 적어도 하나 이상의 가수분해 안정화제를 함유하고, 도전성 피막을 갖는 내가수분해성 이축배향 필름.
제1항에 있어서, 상기 결정성 열가소성 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 비벤조일개질 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 또는 그 혼합물, 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 또는 비벤조일개질 폴리에틸렌 테레프탈레이트인 것을 특징으로 하는 이축배향 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가수분해 안정화제는 결정성 열가소성 수지를 기준으로 0.2∼10.0중량%, 바람직하게는 1.0∼4.0중량%인 것을 특징으로 하는 이축배향 필름.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가수분해 안정화제는 카르보디이미드, 바람직하게는 카르보디이미드 중합체인 것을 특징으로 하는 이축배향 필름.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 30℃ 1kHz에서의 탄젠트 델타 손실률은 ≤0.0075이고, 120℃ 1kHz에서는 ≤0.03인 것을 특징으로 하는 이축배향 필름.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 기능성이 부가된 것을 특징으로 하는 이축배향 필름.
결정성 열가소성 수지 및 가수분해 안정화제를 압출하여 편평한 용융 필름을 얻는 압출공정; 치일롤을 사용하여 필름을 냉각하는 단계; 및 수득된 실질적으로 무정형인 필름을 2이상의 롤 상에서 고화시키기 위해서 인출하고, 필름을 이축연신(배향)한 후, 이축연신된 필름을 열고정한 다음, 권취하고 도전성 필름을 구비하는 단계를 포함하며,

주성분으로서 결정성 열가소성 수지를 함유하고, 두께가 0.5∼12㎛인 내가수분해성 이축배향 필름의 제조방법.
제7항에 있어서, 이축연신 후에, 필름을 열고정하고, 180℃ 이하의 온도에서 총 이완중 4∼15%까지, 적어도 2%까지 횡방향으로 이완되는 것을 특징으로 하는 이축배향 필름의 제조방법.
제7항에 있어서, 가수분해 안정화제는 마스터배치 총중량을 기준으로5.0∼60.0중량%, 바람직하게는 10.0∼50.0중량%가 열가소성 수지와 함께 마스터배치 내에 함유되는 것을 특징으로 하는 이축배향 필름의 제조방법.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 필름의 총 인완중 최종 2%는 180∼130℃에서 행해지고, 총 횡방향 이완은 5∼8%인 것을 특징으로 하는 이축배향 필름의 제조방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 필름을 콘덴서 제조용으로 사용하는 이축배향 필름의 용도.
제11항에 있어서, SMD 콘덴서로서 사용되는 것을 특징으로 하는 이축배향 필름의 용도.
제11항에 있어서, 시동기 콘덴서로서 사용되는 것을 특징으로 하는 이축배향 필름의 용도.
제11항에 있어서, 압축 콘덴서로서 사용되는 것을 특징으로 하는 이축배향 필름의 용도.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 필름을 사용하여 제조되는 것을 특징으로하는 시동기 콘덴서.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 필름을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 압축 콘덴서.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 필름을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 SMD 콘덴서.