KR20210091768A - 고온 성능을 갖는 압출 커패시터 필름, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 물품 - Google Patents

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매튜 프랭크 니마이어
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에스에이치피피 글로벌 테크놀러지스 비.브이.
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Abstract

조성물은 65.0 내지 99.85 중량%의 고열 코폴리카보네이트; 0.05 내지 0.5 중량%의 제1 조면화제; 및 0.1 내지 15.0 중량%의 유기 슬립제를 포함하며, 상기 고열 코폴리카보네이트는 1.12 미만, 바람직하게는 0.83 내지 1.12 미만의 총 수소, 산소 및 불소 원자에 대한 탄소 원자의 수 비율을 추가로 가지며, 상기 유기 슬립제는 펜타에리스리톨 테트라스테아레이트, 디펜타에리스리톨 헥사스테아레이트, 글리세롤 트리스테아레이트, 고밀도 폴리(에틸렌), 폴리메틸펜텐, 폴리(카보네이트-실록산), 또는 이들의 조합을 포함하며, 각 함량은 조성물의 총 중량을 기준으로 하며 총 중량은 100 중량%이다.

Description

고온 성능을 갖는 압출 커패시터 필름, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 물품
본 출원은 2018년 11월 18일 출원된 유럽 특허 제18206355.2호의 우선권 및 이익을 주장하며, 이의 전체 내용은 본원에 참조로서 통합된다.
본 개시는 압출 커패시터 필름, 특히 압출 폴리머 필름을 포함하는 커패시터, 및 상기 필름 및 커패시터의 제조에 관한 것이다.
높은 체적 에너지 밀도, 높은 작동 온도 및 긴 수명을 가진 정전기 필름 커패시터는 펄스-전력, 자동차 및 산업용 전자제품에서 중요한 구성요소이다. 커패시터는 본질적으로 전기 절연성(유전성) 필름의 얇은 층에 의하여 분리된 두 개의 평행 전도 판을 갖는 에너지 저장 장치이다. 판을 가로질러 전압이 가해지면, 유전체에서 전기장이 전하를 대체하여 에너지를 저장한다. 커패시터에 의하여 저장되는 에너지의 양은 필름을 형성하는 데 사용되는 절연 물질의 유전상수 및 파괴 전압(breakdown voltage) 및 필름의 치수(총 면적 및 두께)에 따라 다르다. 커패시터가 축적시킬 수 있는 에너지의 총량을 최대화하기 위하여, 필름의 유전상수 및 파괴 전압을 최대화하고 필름의 두께를 최소화한다. 커패시터에서 유전 물질의 물리적 특성이 커패시터의 성능을 결정하는 주요 인자이기 때문에, 커패시터에서 유전 물질의 하나 이상의 물리적 특성의 개선은 커패시터 구성요소의 상응하는 성능을 개선시킬 수 있으며, 대개 내장된 전자 시스템 또는 제품의 성능 및 수명을 향상시킨다.
고온 적용을 위하여 설계된 커패시터는 고온 폴리머의 얇은 필름으로 구성될 수 있으며, 본원에 사용된 바와 같이 유리 전이 온도(Tg)가 170℃ 이상인 폴리머가 포함된다. 대부분의 고온 폴리머는 실온에서 바람직하지 않은 유전 파괴 강도(dielectric breakdown strength)를 가지며, 폴리머가 가열되면 유전 파괴 강도가 감소한다. 또한, 압출에 의하여 그러한 폴리머를 고품질, 얇은 필름으로 만드는 것은 당해 기술분야에서 오랫동안 요구되어 왔다. 압출은 효율적인 공정이 될 수 있지만, 필름이 너무 얇기 때문에 제조, 취급 및 배송이 매우 어렵다.
따라서 고온 커패시터 필름 및 우수한 전기적 특성, 특히 고온 적용에 사용하기 위한 높은 유전 파괴 강도를 갖는 필름을 생성할 수 있는 이의 제조방법에 대한 필요성이 남아 있다. 그러한 필름이 상업적 규모의 압출에 의하여 제조될 수 있다면 추가적인 이점이 될 것이다.
65.0 내지 99.85 중량%의 고열 코폴리카보네이트; 0.05 내지 0.5 중량%의 제1 조면화제(roughening agent); 및 0.1 내지 15.0 중량%의 유기 슬립제(organic slip agent)를 포함하며, 상기 고열 코폴리카보네이트는 저열 모노머로부터 유도된 저열 비스페놀기로서, 상기 모노머의 상응하는 호모폴리카보네이트가 1℃/min 가열 속도로 ASTM E1640-13에 따라 측정되는 155℃ 미만의 Tg를 갖는, 저열 비스페놀기; 및 고열 비스페놀 모노머로부터 유도된 고열 비스페놀기로서, 상기 모노머의 상응하는 호모폴리카보네이트가 1℃/min 가열 속도로 ASTM E1640-13에 따라 측정되는 155℃ 이상의 Tg를 갖는, 고열 비스페놀기를 포함하며, 상기 고열 코폴리카보네이트는 1.12 미만, 바람직하게는 0.83 내지 1.12 미만의 총 수소, 산소 및 불소 원자에 대한 탄소 원자의 수 비율을 추가로 가지며, 상기 유기 슬립제는 펜타에리스리톨 테트라스테아레이트, 디펜타에리스리톨 헥사스테아레이트, 글리세롤 트리스테아레이트, 고밀도 폴리(에틸렌), 폴리메틸펜텐, 폴리(카보네이트-실록산) 또는 이들의 조합을 포함하며, 각 함량은 조성물의 총 중량을 기준으로 하며 총 중량은 100 중량%인, 조성물이 개시된다.
다른 양태에서, 상기 조성물을 포함하는 압출 필름이 개시된다. 특히, 상기 조성물은 압출 커패시터 필름을 제조하는 데 사용될 수 있다.
상기 기술된 바와 같은 압출 필름을 포함하는 커패시터가 개시된다.
상기 압출 필름을 포함하는 전자 장치가 또한 개시된다.
상기 기술된 특징 및 다른 특징들은 다음의 상세한 설명에 의하여 예시된다.
도 1은 ASTM D1894에 의하여 측정시 정적 COF(y 축) 대 슬립 등급(x 축)을 나타내는 그래프이다.
도 2는 측정된 Ra-I(y 축) 대 슬립 등급(x 축)을 나타내는 그래프이다.
도 3은 측정된 Rz-I(y 축) 대 슬립 등급(x 축)을 나타내는 그래프이다.
도 4는 300 V/μm에서의 클리어링 카운트(y 축) 대 Ra-I(x 축) 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 300 V/μm에서의 클리어링 카운트(y 축) 대 Rz-I(x 축) 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 300 V/μm에서의 클리어링 카운트(y 축) 대 슬립 순위(x 축) 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 μm 당 전압의 함수로서 클리어링 카운트의 누적 수를 나타내는 그래프이다.
도 8은 큰 면적 전극에 대한 클리어링의 누적 수 대 클리어링의 μm 당 전압을 나타내는 그래프이다.
도 9는 전기적 클리어링 카운트 테스트 장치의 구성을 나타낸다.
도 10은 보쉬 테스트 장치의 롤러 구성의 다이어그램을 나타낸다.
본원의 본 발명자들은 압출에 의하여 초박형(ultra-thin), 고온 커패시터 필름을 제조하게 하는 조성물을 발견하였다. 상기 필름 형성 조성물은 총 수소, 산소 및 불소 원자에 대한 탄소 원자의 특정한 수 비율을 갖는, 특정한 함량의 고열 폴리카보네이트, 슬립제(slip agent) 및 조면화제(roughening agent)를 포함한다. 각 구성요소의 고유성 및 함량이 균형을 이루어 우수한 유동 특성, 기계적 강도, 전기적 특성 및 마찰 특성의 유리한 조합을 달성한다. 이러한 특성들은 압출에 의하여 커패시터 필름을 제조하는 데 사용될 수 있는 제형의 조합에서 달성하기가 특히 어려웠다. 마찰 특성이 특히 까다로우며, 이는 발명자들이 압출, 마스터 롤에의 권취(winding), 금속화, 절단(slitting) 및 최종적으로 건식 권선 커패시터로의 권취의 공정을 통하여 필름의 허용 가능한 슬립 및 취급을 제공하는 동시에 필름의 표면 거칠기를 최적화하여 권선 커패시터의 체적 효율 및 필름의 파괴 강도를 최대화하는 것이 중요하다는 것을 발견했기 때문이다.
상기 고온 필름은 연화되거나 녹지 않고 140 내지 150℃의 온도를 쉽게 견딜 수 있어, 외부 냉각의 필요성을 줄이거나 심지어 제거할 수 있으며, 차량 중량을 감소시킬 수 있게 한다. 기계적으로, 상기 필름은 낮은 마찰 계수(<0.6) 및 적절한 인열 저항(>70 MPa)을 통하여 매우 얇은(10 μm 미만의 두께) 필름을 생산 및 취급할 수 있게 하며, 높은 작동 온도에서 안정하게 한다. 전기적으로, 상기 필름은 높은 전기적 파괴 강도(300 V/미크론 초과), 높은 유전상수(2.5 초과), 낮은 소산인자(1% 미만) 및 우수한 자가 클리어링을 가질 수 있다.
상기 필름은 특히 주변 온도 140 내지 150℃이거나 이에 가까운 덮개 아래 환경에서 작동할 수 있는 고온, 건식 필름 커패시터가 필요한 자동차 산업에서 유용하다. 상승된 온도에서 차량의 수명 동안 정전용량, 유전체 절연 저항 및 정격 전압을 유지할 수 있는 고온 커패시터는 보조 냉각 구성요소를 줄이거나 제거할 수 있으며, 이는 또한 시스템의 복잡성 및 시스템 차량 중량 모두를 감소시킬 수 있다. 고온 커패시터는 커패시터를 중요한 구성요소에 보다 가깝게 배치하고 보다 효율적으로 패키징할 수 있다는 점에서 높은 설계 유연성을 제공할 수 있다.
상기 진술한 바와 같이, 압출에 의한 초박형 고온 커패시터 필름의 제조에 사용될 수 있는 조성물은 고열 코폴리카보네이트(copolycarbonate), 적어도 하나의 제1 조면화제(roughening agent) 및 슬립제(slip agent)를 포함한다.
본원에서 사용되는 “코폴리카보네이트”는 적어도 2개의 서로 다른 유형의 카보네이트기, 예를 들어, 2, 3 또는 4개의 서로 다른 유형의 카보네이트기를 포함한다. 본원에서 사용되는 “고열 코폴리카보네이트”는 저열 비스페놀기 및 고열 비스페놀기를 포함하는 코폴리카보네이트이다. 상기 저열 비스페놀기는 19개 미만의 탄소 원자를 갖는 저열 비스페놀 모노머로부터 유도된다. 저열 비스페놀 모노머는 상기 모노머의 상응하는 호모폴리카보네이트가 155℃ 미만의 Tg를 갖는 모노머이다. 상기 고열 비스페놀기는 19개 이상의 탄소 원자를 갖는 고열 비스페놀 모노머로부터 유도된다. 고열 비스페놀 모노머는 상기 모노머의 상응하는 호모폴리카보네이트가 155℃ 이상의 Tg를 갖는 모노머이다. 바람직하게는 상기 저열 비스페놀 모노머는 상응하는 호모폴리카보네이트가 150℃ 미만 또는 145℃ 미만의 Tg를 갖는 모노머이고, 상기 고열 비스페놀 모노머는 상응하는 호모폴리카보네이트가 160℃ 이상 또는 165℃ 이상의 Tg를 갖는 모노머이다. 상기 저열 모노머에 의하여 형성되는 호모폴리카보네이트는 최소 80℃의 Tg를 가질 수 있다. 상기 고열 모노머에 의하여 형성되는 호모폴리카보네이트는 최대 400℃의 Tg를 가질 수 있다.
일 양태에서, 상기 코폴리카보네이트는 170 내지 250℃ 또는 175 내지 240℃ 또는 180 내지 240℃ 또는 190 내지 240℃의 Tg를 가진다. 상기 호모폴리카보네이트 및 코폴리카보네이트의 각각의 Tg들은 1℃/min의 가열 속도 및 1 Hz의 주파수에서 ASTM E1640-13에 따른 동적 기계 분석(dynamic mechanical analysis, DMA)에 의하여 측정될 수 있다.
아래에서 보다 상세히 논의되는 탄소 수 조건과 함께, 필름에 사용되는 고열 코폴리카보네이트는 화학식 (1)의 저열 비스페놀 카보네이트 단위를 갖는다.
Figure pct00001
Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C1-6 알킬, C2-6 알케닐, C3-6 시클로알킬 또는 C1-3 알콕시이고, p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 4이고, Xa는 단일 결합, -O-, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, -C(O)-, 화학식 -C(Rc)(Rd)-의 C1-6 알킬리덴(Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-3 알킬임) 또는 화학식 -C(=Re)-의 기(Re는 2가 C1-5 탄화수소기임)이다. 예시적인 Xa기는 메틸렌, 에틸리덴, 네오펜틸리덴 및 이소프로필리덴을 포함한다. 상기 가교기 Xa 및 C6 아릴렌기의 카보네이트 산소 원자는 C6 아릴렌기 상에서 서로에 대하여 오르쏘, 메타 또는 파라(바람직하게는 파라) 배치될 수 있다.
일 양태에서, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C1-2 알킬기이고, p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 2이고, Xa는 단일 결합, -O-, -S(O)-, -S(O)2-, -C(O)-, 화학식 -C(Rc)(Rd)-의 C1-6 알킬리덴(Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-3 알킬임) 또는 화학식 -C(=Re)-의 기(Re는2가 C1-5 탄화수소기임)이다.
일 양태에서, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 메틸기이고, p 및 q는 각각 독립적으로 0 또는 1이고, Xa는 단일 결합 또는 화학식 -C(Rc)(Rd)-의 C1-6 알킬리덴(Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-3 메틸임)이다.
일 양태에서, p 및 q는 각각 1이고, Ra 및 Rb는 각각 C1-3 알킬기이고, 바람직하게는 메틸이며, 각 고리의 산소에 대하여 메타 배치된다. 상기 비스페놀 카보네이트 단위 (1)은 비스페놀 A로부터 유도될 수 있고, p 및 q는 모두 0이고, Xa는 이소프로필리덴이다.
상기 저열 카보네이트 단위 (1)은 상응하는 디히드록시(비스페놀) 화합물로부터 생성될 수 있다. 제1 카보네이트 단위 (1)을 생성하는 데 사용될 수 있는 특정한 비스페놀 화합물의 일부 예시적인 예는, 예를 들어, WO 2013/175448 A1, US 2014/0295363 및 WO 2014/072923에 설명되어 있다. 적어도 하나의 비스페놀 화합물을 포함하는 조합이 사용될 수 있다. 바람직한 양태에서, 상기 저열 비스페놀 화합물은 1,1-비스(4-히드록시페닐) 메탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐) 에탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐) 프로판 (“비스페놀 A” 또는 “BPA”), 2,2-비스(4-히드록시페닐) 부탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐) 프로판, 1,1-비스(4-히드록시페닐) n-부탄, 2,2-비스(4-히드록시-2-메틸페닐) 프로판, 1,1-비스(4-히드록시-t-부틸페닐) 프로판 또는 이들의 조합이다.
일 양태에서, 상기 저열 모노머는 비스페놀 A이며, 이는 화학식 (1a)의 상기 저열 비스페놀기를 제공한다.
Figure pct00002
상기 코폴리카보네이트에서 상기 고열 카보네이트 단위는 화학식 (2)를 갖는다.
Figure pct00003
Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 C1-12 알킬, C2-12 알케닐, C3-8 시클로알킬 또는 C1-12 알콕시이고, y, m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, Xb는 C3-8 시클로알킬렌, 접합된(fused) C6-18 시클로알킬렌, 화학식 -J1-G-J2-의 기(J1 및 J2는 같거나 다른 C1-6 알킬렌기이고, G는 C3-12 시클로알킬렌, C3-12 시클로알킬리덴 또는 C6-16 아릴렌임), 화학식 -C(Rc)(Rd)-의 C12-25 알킬리덴(Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소, C1-24 알킬, C4-12 시클로알킬, C6-12 아릴, C7-12 아릴알킬렌, C7-12 헤테로아릴알킬렌, C7-12 알킬아릴렌, C1-12 헤테로알킬, C3-12 헤테로시클로알킬 또는 C7-12 헤테로아릴임), 화학식 -C(=Re)-의 기(Re는 2가 C7-31 탄화수소기, C3-18 시클로알킬리덴, 접합된 C7-18 시클로알킬리덴 또는 접합된 C6-18 헤테로시클로알킬리덴임)이다.
이러한 고열 비스페놀기의 예는 화학식 (2a) 내지 (2g)의 기를 포함한다.
Figure pct00004
Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 C1-12 알킬, C2-12 알케닐, C3-8 시클로알킬 또는 C1-12 알콕시이고, 각 Rf는 수소이거나 두 Rf는 함께 카르보닐기이고, 각 R3는 독립적으로 C1-6 알킬이고, R4는 수소, C1-6 알킬 또는 C1-6 알킬기로 선택적으로 1-5 치환된 페닐이고, R6은 독립적으로 C1-3 알킬 또는 페닐, 바람직하게는 메틸이고, Xa는 C6-12 폴리시클릭 아릴, C3-18 모노- 또는 폴리시클로알킬렌, C3-18 모노- 또는 폴리시클로알킬리덴, -C(Rf)(Rg)-(Rf는 수소, C1-12 알킬 또는 C6-12 아릴이고, Rg는 C6-10 알킬, C6-8 시클로알킬 또는 C6-12 아릴임) 또는 -(Qa)x-G-(Qb)y-(Qa 및 Qb는 각각 독립적으로 C1-3 알킬렌이고, G는 C3-10 시클로알킬렌이고, x는 0 또는 1이고, y는 0 또는 1임)이고, j, m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 4이다. 상기 고열 비스페놀기의 조합이 사용될 수 있다.
일 구현예에서, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 C1-3 알킬 또는 C1-3 알콕시이고, 각 R6은 메틸이고, 각 R3은 독립적으로 C1-3 알킬이고, R4는 메틸 또는 페닐이고, 각 R6은 독립적으로 C1-3 알킬 또는 페닐, 바람직하게는 메틸이고, Xa는 C6-12 폴리시클릭 아릴, C3-18 모노- 또는 폴리시클로알킬렌, C3-18 모노- 또는 폴리시클로알킬리덴, -C(Rf)(Rg)-(Rf는 수소, C1-12 알킬 또는 C6-12 아릴이고, Rg는 C6-10 알킬, C6-8 시클로알킬 또는 C6-12 아릴임) 또는 -(Q1)x-G-(Q2)y- 기(Q1 및 Q2는 각각 독립적으로 C1-3 알킬렌이고, G는 C3-10 시클로알킬렌이고, x는 0 또는 1이고, y는 0 또는 1임)이고, j, m 및 n은 각각 독립적으로 0 또는 1이다.
예시적인 고열 비스페놀기는 화학식 (2h) 내지 (2s)의 것들을 포함한다.
Figure pct00005
Rc 및 Rd는 화학식 (2h) 내지 (2s)에 대하여 정의된 것과 같고, 각 R2는 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬이고, m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 4이고, 각 R3은 독립적으로 C1-4 알킬 또는 수소이고, R4는 C1-6 알킬 또는 C1-6 알킬기로 선택적으로 1-5 치환된 페닐이고, g는 0 내지 10이다. 바람직한 양태에서 2가 기의 각 결합은 Xa인 연결기에 대하여 파라에 위치한다. 다른 바람직한 양태에서, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 C1-3 알킬 또는 C1-3 알콕시이고, 각 R2는 메틸이고, x는 0 또는 1이고, y는 1이고, m 및 n은 각각 독립적으로 0 또는 1이다.
다시, 아래에서 보다 상세히 논의되는 탄소 수 조건과 함께, 고열 비스페놀기는 바람직하게는 화학식 (2t)이다.
Figure pct00006
R4는 메틸 또는 페닐이다. 바람직하게는, 상기 고열 비스페놀기는 2-페닐-3,3’-비스(4-히드록시페닐) 프탈이미딘 (PPPBP) 또는 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸-시클로헥산 (BP-TMC, 또한 비스페놀 이소포론 (BPI)으로도 알려짐)으로부터 유도된다.
Figure pct00007
바람직한 양태에서, 상기 고열 코폴리카보네이트는 N-페닐페놀프탈레이닐비스페놀-비스페놀 A 코폴리카보네이트, 3,3,5-트리메틸시클로헥사논 비스페놀-비스페놀 A 코폴리카보네이트 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 저열 카보네이트 단위 (1) 및 고열 카보네이트 단위 (2)의 상대 몰비는 아래에서 보다 상세히 논의되는 탄소 수 매개변수를 충족하는 한, Tg, 가수분해 안정성, 충격 강도, 연성, 유동, 유전 특성 등 고려 사항을 포함하여 코폴리카보네이트의 원하는 특성에 따라, 99:1 내지 1:99로 다양할 수 있다. 예를 들어, 상기 저열 카보네이트 단위 (1) : 고열 카보네이트 단위 (2)의 몰비는 90:10 내지 10:90, 80:20 내지 20:80, 70:30 내지 30:70, 또는 60:40 내지 40:60일 수 있다. 특정한 양태에서, 상기 코폴리카보네이트는 60 내지 80 몰 퍼센트(몰%)의 저열 카보네이트 단위 (1) 및 20 내지 40 몰%의 고열 카보네이트 단위 (2), 또는 25 내지 65 몰%의 저열 카보네이트 단위 (1) 및 45 내지 75 몰%의 고열 카보네이트 단위 (2)를 포함할 수 있다. 일 양태에서, 상기 코폴리카보네이트는 PPPBP-BPA 또는 BPI-BPA, 바람직하게는 PPP-BPA이며, 고열 카보네이트 단위 (2)에 대한 저열 카보네이트 단위 (1)의 몰비는 99:1 내지 50:50, 또는 80:20 내지 45:55일 수 있다. 일 양태에서, 상기 코폴리카보네이트는 35 내지 55 몰%의 저열 카보네이트 단위 (1) 및 45 내지 65 몰%의 고열 카보네이트 단위 (2)를 포함한다. 다른 양태에서, 상기 코폴리카보네이트는 BPA 또는 BPI-BPA, 바람직하게는 BPI-BP이며, 고열 카보네이트 단위 (2)에 대한 저열 카보네이트 단위 (1)의 몰비는 20:80 내지 60:40, 또는 30:70 내지 50:50일 수 있다. 일 양태에서, 상기 코폴리카보네이트는 35 내지 65 몰%의 저열 카보네이트 단위 (1) 및 55 내지 65 몰%의 고열 카보네이트 단위 (2)를 포함한다.
다른 카보네이트 단위, 예를 들어, US 8114929 B2에 폴리(카보네이트-실록산)과 관련하여 아래에 기술된 바와 같이, 폴리디메틸실록산 블록과 같은 폴리실록산 블록을 포함하는 카보네이트기는 코폴리카보네이트에 존재할 수 있다. 폴리실록산 블록을 포함하는 상기 카보네이트 단위는 상기 코폴리카보네이트에서 단위의 총 몰을 기준으로 1 내지 25 몰%의 함량으로 존재할 수 있다. 또 다른 카보네이트 단위는 상기 코폴리카보네이트에서 단위의 총 몰을 기준으로 상대적으로 적은 함량, 예를 들어, 10 몰% 미만, 5 몰% 미만, 또는 1 몰% 미만으로 존재할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 다른 유형의 반복 단위는 코폴리카보네이트에 존재하지 아니한다. 일 구현예에서, 다른 카보네이트 단위는 존재하지 아니한다.
상기 코폴리카보네이트의 제조방법은 공지되어 있으며, 예를 들어, 계면 중합 및 용융 중합과 같은 공정을 포함한다. 모든 유형의 폴리카보네이트 말단기가 유용한 것으로 고려되며, 단, 이러한 말단기는 필름 형성 조성물의 원하는 특성에 현저하게 악영향을 미치지 아니한다. 분지형 폴리카보네이트 블록은 중합 중에 분지화제를 첨가하여 제조될 수 있다. 코폴리카보네이트, 말단기 및 분지화제의 제조방법은 예를 들어, WO 2013/175448 A1, US 2014/0295363 및 WO 2014/072923에 설명되어 있다.
고열 코폴리카보네이트는 가교된 스티렌-디비닐벤젠 컬럼을 사용하는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의하여 측정되고 비스페놀 A 호모폴리카보네이트 기준으로 보정되는 바와 같이, 각각 10,000 내지 200,000 돌턴(Da), 또는 20,000 내지 100,000 Da, 5,000 내지 100,000 Da, 또는 보다 바람직하게는 10,000 내지 65,000 Da, 또는 15,000 내지 35,000 Da의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다. GPC 시료는 ml 당 mg의 농도로 준비되고 분 당 1.5ml의 유속으로 용출된다. 서로 다른 유동 특성의 코폴리카보네이트 조합을 사용하여 전체적으로 원하는 유동 특성을 달성할 수 있다. 본원의 본 발명자들은 다른 원하는 기계적 및 전기적 특성과 조합하여 적절한 자가-클리어링(self-clearing)을 달성하기 위하여, 상기 고열 코폴리카보네이트가 1.12 미만, 바람직하게는 0.83 내지 1.12 미만의 총 수소, 산소 및 불소 원자에 대한 탄소 원자의 수 비율을 가질 수 있음을 발견하였다. 자가-클리어링은 전압 하에서의 유전 파괴로 인하여 일시적인 단락이 발생하는 결함 영역을 제거하는 커패시터의 기능이다. 이론에 얽매이지 아니하고, 자가-클리어링 능력이 우수한 필름은 결함 영역 주변의 전극을 기화 또는 “소각(burn off)”시키기에 충분한 표면 산소 함량을 갖는 것으로 여겨진다(“1차 클리어링”). 예를 들어, 상기 기화된 전극 및 단락으로 인하여 야기된 유전체의 부산물은 일산화탄소 및 이산화탄소 가스를 생성할 수 있다. 적절한 자가-클리어링 능력이 없는 조성물은 탄소 침전물(“숯”)을 형성한다. 이러한 탄소 침전물은 전도성이 있으며 유전체 물질을 통한 누설 경로로 이어질 수 있으며, 2차 클리어링 및 커패시터의 치명적인 오류를 유발한다. 자가-클리어링은 물질 특성 및 커패시터 설계 및 구성의 세부 사항에 의하여 결정되기 때문에, 적어도 부분적으로는 정량화하기 어려울 수 있는 성능 속성이다. 그러나, 우수한 자가-클리어링은 탄화 경향이 감소된 물질, 예를 들어 N2 하에서 열중량 분석(TGA)에 의하여 측정시 15% 미만의 탄화 수율을 갖는 물질과 관련되는 것으로 관측되었다. 1.54의 총 수소, 산소 및 불소 원자에 대한 탄소 원자의 수 비율은 부적절한 자가-클리어링을 초래한다. 총 수소, 산소 및 불소 원자에 대한 탄소 원자의 수 비율이 0.5이면(예를 들어 BOPP와 같이), 적절한 자가-클리어링을 제공하지만, 상기 진술한 바와 같이, 이러한 물질의 Tg는 고온 적용 분야에서 너무 낮다. 유리하게는, 상기 고열 코폴리카보네이트의 총 수소, 산소 및 불소 원자에 대한 탄소 원자의 수 비율이 1.11 미만, 또는 1.07 미만, 또는 0.832 내지 .11, 또는 0.855 내지 1.07인 경우, 적절한 자가-클리어링 및 고열 적용에 적합한 Tg를 갖는 필름이 제공되는 것이 발견되었다.
상기 조성물에서 상기 고열 코폴리카보네이트의 함량은 조성물의 총 중량을 기준으로 각각 65.0 내지 99.85 중량%로 다양할 수 있다. 이러한 한정 내에서, 상기 함량은 사용된 특정한 고열 코폴리카보네이트, 조면화제 및 슬립제뿐만 아니라, 상기에서 설명한 필름의 원하는 특성에 따라 달라진다. 예를 들어, 조성물의 총 중량을 기준으로 각각 75.0 내지 99.0 중량%, 또는 85.0 내지 98.0 중량%, 또는 90 내지 96 중량%의 고열 코폴리카보네이트를 사용하여 우수한 취급 특성을 달성할 수 있다.
상기 기술된 고열 코폴리카보네이트에 더하여, 상기 필름은 고열 코폴리카보네이트가 아닌 추가적인 폴리카보네이트를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 상기 추가적인 폴리카보네이트를 사용하여 상기 필름 형성 조성물의 흐름을 조정할 수 있다. 상기 추가적인 폴리카보네이트는 화학식 (1)의 카보네이트 단위를 포함할 수 있다. 상기 추가적인 폴리카보네이트는 호모폴리카보네이트 또는 코폴리카보네이트일 수 있다. 바람직한 양태에서, 상기 추가적인 폴리카보네이트는 호모폴리머이며, 특히 비스페놀 A 호모폴리머이다. 상기 추가적인 폴리카보네이트는 25℃에서 클로로포름에서 측정시, 0.3 내지 1.5 dl/gm, 바람직하게는 0.45 내지 1.0 dl/gm의 고유 점도를 가질 수 있다. 상기 추가적인 폴리카보네이트는 상기 기술된 GPC에 의하여 측정시 10,000 내지 350,000 Da, 또는 19,000 내지 21,000 Da, 또는 300,000 내지 320,000 Da의 Mw를 가질 수 있다. 유동 특성이 서로 다른 추가적인 폴리카보네이트의 조합을 사용하여 전체적으로 원하는 유동 특성을 달성할 수 있다. 사용되는 경우, 상기 추가적인 폴리카보네이트는 조성물의 총 중량을 기준으로 예를 들어, 1 내지 50 중량%, 또는 1 내지 35 중량%, 또는 5 내지 50 중량%, 또는 5 내지 35 중량%, 또는 1 내지 25 중량%, 또는 5 내지 25 중량%의 함량으로 존재할 수 있다. 상기 추가적인 폴리카보네이트, 바람직하게는 비스페놀 A 호모폴리머는 조성물의 총 중량을 기준으로 0.5 내지 35 중량%의 함량으로 존재할 수 있다.
일부 양태에서, 하나 이상의 고열 코폴리카보네이트 이외의 폴리카보네이트는 존재하지 아니한다. 특히, 비스페놀 A 폴리카보네이트와 같은 추가적인 저열 폴리카보네이트는 존재하지 아니한다. 저열 폴리카보네이트를 생략하면 열 노화 개선과 같은 하나 이상의 개선된 특성을 제공할 수 있다고 여겨진다.
중요한 특징에서, 상기 필름은 유기 슬립제(organic slip agent) 및 조면화제(roughening agent)를 조합하여 추가로 포함한다. 놀랍게도 상기 유기 슬립제 및 상기 조면화제 둘 모두의 조합이 취급 특성 및 유전 특성의 최적의 조합을 갖는 필름을 제공한다는 것이 발견되었다. 상기 기술된 바와 같이, 커패시터용 압출 박막의 필름 취급 특성은 당 업계에서 오랫동안 문제가 되어 왔다. 얇은 필름은 서로 달라 붙는 경향이 있어 층 분리가 어렵고, 필름을 산업 규모로 보관 및 사용하기가 어렵다. 더 달라 붙으면 필름에 주름을 야기하고, 이는 커패시터 필름에 해롭다. 슬립제는 필름의 표면 특성을 개질하여 필름층 및 다른 표면 간의 마찰을 낮출 수 있다.
유기 슬립제를 단독으로 사용하면 개선된 필름의 취급 특성을 제공할 수 있으나 유기 슬립제의 함량이 증가하면 전기적 특성이 저하될 수 있다. 또한, 슬립제가 너무 많으면 상기 필름에 대한 금속의 접착력을 떨어뜨릴 수 있다. 또한, 아래에서 기술되는 바와 같이 압연(rolled) 커패시터가 평평할 경우, 과잉 슬립제가 압연 커패시터의 텔레스코핑(telescoping)을 야기할 수 있다. 그러나, 놀랍게도 조면화제와 함께 유기 슬립제를 조합하여 사용할 경우 우수한 유전 특성을 유지하는 동시에 개선된 취급 특성을 제공할 수 있다는 것이 발견되었다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 조면화제는 필름의 표면에 거칠기, 즉 물리적 질감을 제공하는 제제이다. 이론에 얽매이지 아니하고, 표면 거칠기는 추가적인 항 점착 특성을 제공하여 필름을 보다 쉽게 취급하게 하는 것으로 여겨진다.
이제 상기 슬립제를 언급하면, 슬립제로서 기능하는 것으로 알려진 모든 물질이 필름에 사용하기에 적합한 것은 아니라는 것이 밝혀졌다. 예를 들어, 폴리카보네이트 조성물에 사용되는 것으로 알려진 슬립제인 에틸렌 비스(스테아라미드)는 글리세롤 모노스테아레이트와 마찬가지로 부적합하다(데이터는 표시되지 아니함). 디(di-) 폴리작용성 방향족 포스페이트, 예컨대 하이드로퀴논의 비스(디페닐) 포스페이트 및 비스페놀 A의 비스(디페닐) 포스페이트와 같은 다른 알려진 슬립제는 또한 Tg를 억제하는 경향이 있기 때문에 부적합하다(데이터는 표시되지 아니함). 또 다른 부적합한 슬립제는 폴리(알파-올레핀) 및 다양한 불소화 폴리머를 포함한다.
적합한 슬립제는 이동성 또는 비이동성일 수 있다. 이론에 얽매이지 아니하길 바라며, 이동성 슬립제는 고열 코폴리카보네이트와 어느 정도 양립불가능성이 있어 필름의 표면으로 이동하는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 가공 중에 슬립제는 용융물에 용해될 수 있지만, 조성물이 냉각되면 상기 슬립제가 표면으로 이동하여 필름의 표면에 윤활층을 형성할 수 있다. 이동성 슬립제는 비이동성 슬립제보다 적은 양, 예를 들어, 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 5 중량%로 사용될 수 있다. 비이동성 슬립제는 용융물에 용해되지 아니하거나, 고열 폴리카보네이트의 Tg와 유사한 Tg, 예를 들어 1℃/min의 가열 속도 및 1 Hz의 주파수에서 ASTM E1640-13에 따라 동적 기계 분석(dynamic mechanical analysis, DMA)에 의하여 각각 측정시 150℃ 초과, 또는 170℃ 초과, 또는 175℃ 내지 240℃ 또는 180℃ 내지 240℃ 또는 190℃ 내지 240℃를 가질 수 있거나, 또는 고열 코폴리카보네이트와 혼화되지 아니하는 폴리머성 슬립제일 수 있다. 비이동성 슬립제는 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 15 중량%를 포함하는 함량으로 사용될 수 있다. 그러나, 이동성 및 비이동성이라는 용어는 편의를 위해서만 사용되고, 특정한 고분자량 화합물은 이동성 및 비이동성 사이의 중간이라고 말할 수 있다.
이동성 슬립제는 프탈산 에스테르, 예컨대, 디옥틸-4,5-에폭시-헥사히드로프탈레이트; 에폭시화 대두유; 실리콘 오일을 포함하는 실리콘; 폴리작용성 에스테르, 예를 들어, 폴리작용성 지방산 에스테르, 예컨대, 디(di-), 트리(tri-), 또는 테트라(tetra-) (C12-36 알킬) 에스테르, 예를 들어, 트리스테아린 또는 펜타 펜타에리스리톨 테트라스테아레이트 등; (C12-36 카복실레이트의 (C12-36 알킬), 예컨대, 스테아릴 스테아레이트; 폴리프로필렌 글리콜 폴리머, 폴리(에틸렌 글리콜-코-프로필렌 글리콜) 코폴리머, 또는 전술한 글리콜 폴리머의 적어도 하나를 포함하는 조합; 또는, 왁스, 예컨대, 비즈왁스, 몬탄 왁스, 파라핀 왁스 등을 포함한다. 이러한 물질은 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 5 중량%의 함량으로 존재할 수 있다. 바람직한 양태에서, 상기 슬립제는 다가 알코올의 디(di-), 트리(tri-), 또는 테트라(tetra-), 또는 그 이상의 C12-36 지방산 에스테르, 예컨대, 펜타에리스리톨 테트라스테아레이트, 디펜타에리스리톨 헥사스테아레이트, 글리세롤 트리스테아레이트, 또는 이들의 조합이며, 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 5 중량%, 또는 0.1 내지 3 중량%의 함량으로 존재한다.
적합한 고분자성 슬립제는 폴리메틸펜텐, 스티렌성 코폴리머, 예컨대, 스티렌-아크릴로니트릴 코폴리머 (SAN) 및 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 (SEBS), 폴리(카보네이트-실록산), 또는 이들의 조합을 포함한다. 이들 물질은 조성물의 총 중량을 기준으로 각각 1 내지 15 중량%, 또는 3 내지 10 중량%의 함량으로 사용될 수 있다.
바람직한 비이동성 슬립제는 폴리(카보네이트-실록산)이다. 일 양태에서, 상기 조성물은 1 내지 15 중량%, 바람직하게는 3.0 내지 10 중량%의 폴리(카보네이트-실록산)을 포함할 수 있다. 상기 폴리(카보네이트-실록산)은 화학식 (1)의 카보네이트 블록 및 화학식 (3)의 디오가노실록산 단위의 반복을 포함하는 실록산 블록을 갖는다.
Figure pct00008
각 R은 독립적으로 C1-13 1가 유기기이다. 예를 들어, R은 C1-13 알킬, C1-13 알콕시, C2-13 알케닐, C2-13 알케닐옥시, C3-6 시클로알킬, C3-6 시클로알콕시, C6-14 아릴, C6-10 아릴옥시, C7-13 아릴알킬렌, C7-13 아릴알킬렌옥시, C7-13 알킬아릴렌 또는 C7-13 알킬아릴렌옥시일 수 있다. 전술한 기들은 불소, 염소, 브롬, 또는 요오드 또는 이들의 조합으로 완전히 또는 부분적으로 할로겐화될 수 있다. 일 양태에서, 투명한 폴리(카보네이트-실록산)이 필요한 경우, R은 할로겐에 의하여 치환되지 아니한다. 전술한 R기의 조합이 같은 코폴리머에서 사용될 수 있다.
화학식 (3)에서 E 값은 열가소성 조성물에서 각 성분의 유형 및 상대적인 함량, 조성물의 원하는 특성 등 고려 사항에 따라 크게 달라질 수 있다. E는 2 내지 1,000, 바람직하게는 2 내지 500, 2 내지 200, 또는 2 내지 125, 5 내지 80, 또는 10 내지 70의 평균값을 갖는다. 일 양태에서, E는 10 내지 80 또는 10 내지 40의 평균값을 가지며, 또 다른 양태에서, E는 40 내지 80, 또는 40 내지 70의 평균값을 갖는다. E가 보다 낮은 값, 예를 들어, 40 미만인 경우, 상대적으로 더 많은 함량의 폴리(카보네이트-실록산)을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 반대로, E가 보다 높은 값, 예를 들어, 40 초과인 경우, 상대적으로 더 적은 함량의 폴리(카보네이트-실록산)이 사용될 수 있다. 제1 및 제2 (또는 그 이상의) 폴리(카보네이트-실록산)의 조합이 사용될 수 있으며, 제1 코폴리머의 E의 평균값은 제2 코폴리머의 E의 평균값보다 작다.
일 양태에서, 상기 실록산 블록은 화학식 (4) 또는 (5)를 갖는다.
Figure pct00009
E는 화학식 (3)에서 정의된 바와 같으며; 각 R은 같거나 다를 수 있고 화학식 (3)에서 정의된 바와 같으며; Ar는 같거나 다를 수 있고 치환 또는 비치환된 C6-30 아릴렌이고, 결합은 방향족 모이어티에 직접 연결되며; 각 R5는 독립적으로 2가 C1-30 유기기이다. 상기 실록산 블록은 상응하는 디히드록시 화합물의 반응 잔기이다. 화학식 (4)에서 Ar기는 C6-30 디히드록시아릴렌 화합물로부터 유도될 수 있고, 예를 들어, 1,1-비스(4-히드록시페닐) 메탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐) 에탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐) 프로판, 2,2-비스(4-히드록시페닐) 부탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐) 옥탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐) 프로판, 1,1-비스(4-히드록시페닐) n-부탄, 2,2-비스(4-히드록시-1-메틸페닐) 프로판, 1,1-비스(4-히드록시페닐) 시클로헥산, 비스(4-히드록시페닐 설파이드), 및 1,1-비스(4-히드록시-t-부틸페닐) 프로판, 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다. 특정한 양태에서, 상기 실록산 블록은 화학식 (5a)를 갖는다:
Figure pct00010
R 및 E는 화학식 (3)에서 정의된 바와 같으며; R6은 2가 C28 지방족 기이며; 각 M은 같거나 다를 수 있고, 할로겐, 시아노, 니트로, C1-8 알킬티오, C1-8 알킬, C1-8 알콕시, C2-8 알케닐, C2-8 알케닐옥시, C3-8 시클로 알킬, C3-8 시클로알콕시, C6-10 아릴, C6-10 아릴옥시, C7-12 아릴알킬렌, C7-12 아릴알킬렌옥시, C7-12 알킬아릴렌 또는 C7-12 알킬아릴렌옥시일 수 있고, 각 n은 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이다. 일 양태에서, M은 브로모 또는 클로로, 알킬, 예컨대, 메틸, 에틸 또는 프로필, 알콕시, 예컨대, 메톡시, 에톡시 또는 프로폭시, 또는 아릴, 예컨대, 페닐, 클로로페닐 또는 톨릴이며; R6은 디메틸렌, 트리메틸렌 또는 테트라메틸렌이며; R은 C1-8 알킬, 할로알킬, 예컨대, 트리플루오로프로필, 시아노알킬, 또는 아릴, 예컨대, 페닐, 클로로페닐 또는 톨릴이다. 다른 양태에서, R은 메틸, 또는 메틸 및 트리플루오로프로필의 조합, 또는 메틸 및 페닐의 조합이다. 또 다른 양태에서, R은 메틸이고, M은 메톡시이고, n은 1이고, R6은 2가 C1-C3 지방족 기이다. 특정한 실록산 블록은 화학식 (5b), (5c) 또는 (5d)
Figure pct00011
또는 이들을 포함하는 조합을 가지며, E는 2 내지 200, 2 내지 125, 5 내지 125, 5 내지 100, 5 내지 50, 20 내지 80, 또는 5 내지 20의 평균값을 갖는다.
불투명하거나 투명한 폴리(카보네이트-실록산)이 사용될 수 있으며, 투명한 코폴리머는 비스페놀 A로부터 유도된 카보네이트 단위 (1), 및 반복 실록산 단위 (5b), (5c), (5d) 또는 이들의 조합(바람직하게는 화학식 (5b))을 포함할 수 있으며, E는 4 내지 50, 4 내지 15, 5 내지 15, 6 내지 15, 또는 7 내지 10의 평균값을 갖는다. 상기 투명한 코폴리머는 미국 특허 출원 제2004/0039145호(A1)에 기술된 튜브 반응기 공정 또는 미국 특허 제6,723,864호에 기술된 공정의 하나 또는 둘 모두를 사용하여 제조될 수 있고 폴리(실록산-카보네이트) 코폴리머의 합성에 사용될 수 있다. 상기 (카보네이트-실록산)의 다른 제조방법은, 예를 들어, EP 0 524 731 A1, 5쪽, 제조 2, 또는 US 8389662에 기술되어 있다.
상기 폴리(카보네이트-실록산)은 50 내지 99 중량%의 카보네이트 단위 및 1 내지 50 중량%의 실록산 단위를 포함할 수 있다. 이 범위 내에서, 상기 폴리(카보네이트-실록산)은 70 내지 98 중량%, 보다 바람직하게는 75 내지 97 중량%의 카보네이트 단위 및 2 내지 30 중량%, 보다 바람직하게는 3 내지 25 중량%의 실록산 단위를 포함할 수 있다. 상기 폴리(카보네이트-실록산)은 시료 농도 1 mg/ml에서, 가교된 스티렌-디비닐벤젠 컬럼을 사용하는 겔 투과 크로마토그래피에 의하여 측정되고 비스페놀 A 폴리카보네이트 기준으로 보정시 2,000 내지 100,000 Da, 바람직하게는 5,000 내지 50,000 Da의 Mw를 가질 수 있다. 상기 폴리(카보네이트-실록산)은 300℃/1.2kg에서 측정되는, 1 내지 50의 10분 당 입방 센티미터(cc/10분), 바람직하게는 2 내지 30 cc/10분의 용융 체적 유속(melt volume flow rate)을 가질 수 있다. 유동 특성이 서로 다른 폴리(카보네이트-실록산)의 혼합물을 사용하여 전체적으로 원하는 유동 특성을 달성할 수 있다.
이제 상기 슬립제와 함께 사용되는 조면화제를 살펴보면, 조면화제의 제1 유형은 필름의 표면으로부터 물리적으로 돌출됨으로써 표면 조도를 제공하는 미립자(particulate) 물질이다. 예를 들어, 합성 실리카, 석회석, 천연 실리카, 탈크, 제올라이트 등과 같은 폴리머 조성물에 무기 미립자를 첨가하는 것이 알려져 있다. 그러나, 본원의 본 발명자들은 유기 조면화제의 사용이 우수한 결과를 제공한다는 것을 발견하였다. 이론에 얽매이지 아니하고, 무기 미립자가 응집되어 압출 공정 동안 용융 필터를 막음으로써, 커패시터 필름의 제조를 방해할 수 있다고 여겨진다. 무기 미립자가 응집되는 경향은 또한 필름에 전기적 약점을 초래하고 필름의 전기적 성능을 저하시킬 수 있다. 반면, 유기 조면화제는 고열 코폴리카보네이트와 호환될 수 있어, 미립자 유기 조면화제가 조성물 전체에 보다 고르게 분포되고 압출 동안 용융 필터를 막지 아니한다. 또한 미립자 유기 조면화제는 무기 미립자보다 더 유연하거나 탄성이 있어 또한 필터 막힘을 방지한다고 여겨진다. 반면, 유기 미립자는 커패시터 필름의 유전 특성에 악영향을 미칠 수 있다.
본 발명자들은 유연한(pliable) 유기 조면화제가 우수한 가공, 취급 특성 및 유전 특성의 유리한 조합을 제공한다는 것을 발견하였다. 본원에서 사용되는 “유연한(pliable)”은 조면화제가 압력 하에서 변형되거나 형태가 변경될 수 있으나 미립자 형태를 유지하는 것을 의미한다. 이러한 미립자를 형성하는 물질은, 예를 들어, 10 내지 90 또는 50 내지 80의 쇼어(Shore) OO 경도계 순위를 가질 수 있다. 이러한 기준에 부합하는 제1 조면화제는 가교 실리콘, 바람직하게는 실세스퀴옥산, 보다 바람직하게는 폴리메틸실세스퀴옥산일 수 있다. 실세스퀴옥산은 Si-O-Si 연결 및 사면체 Si 꼭지점을 가진 바구니형 구조이다. 실세스퀴옥산은 폴리머 형태뿐만 아니라 6, 8, 10 및 12개의 Si 꼭지점을 가진 분자 형태일 수 있다. 상기 바구니는 때때로 각각 T6 T8, T10 및 T12로 표시된다(T=사면체 꼭지점). 상기 T8 바구니는 [R-SiO1.5]8 또는 동등하게 R8Si8O12의 화학식을 갖는다. 각 Si 중심은 3개의 옥소(oxo)기에 결합되어 있으며, 이는 차례로 다른 Si 중심에 연결된다. Si의 네 번째 기는 R기이다. 각 R기는 독립적으로 C1-8 알킬, C1-8 알킬렌, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 히드록실 또는 에폭사이드일 수 있다.
미립자 가교 실리콘은, 예를 들어, 모멘티브 퍼포먼스 케미컬(Momentive Performance Chemicals)로부터 상품명 토스펄(TOSPEARL)로 상업적으로 입수할 수 있다. 토스펄(TOSPEARL)과 같은 가교 실리콘은 구형이고 유연하며, 젤과 같은 농도를 가지고 있어 미세 필터를 사용하는 가공에 처리할 수 있다. 예를 들어, 조성물이 용융 필터(예를 들어, 5 μm 필터)를 통과할 때 조면화제가 필터를 막지 아니하여, 무기 미립자를 조면화제로 사용할 때 접하는 문제를 피할 수 있다.
유기 조면화제, 특히 실세스퀴옥산과 같은 가교 실리콘의 입자는 규칙적(예를 들어, 구형) 또는 불규칙적인 것을 포함하는 임의의 형태일 수 있다. 상기 미립자 유기 조면화제의 직경은 필름의 두께에 따라 달라질 수 있으며 원하는 조면화 정도를 제공하도록 선택된다. 본원에 사용된 바와 같이 “직경”은 구형 입자의 직경 또는 비구형 입자와 등가 부피를 갖는 구형의 직경을 지칭한다. 상기 미립자 유기 조면화제는 0.1 내지 5 μm, 예를 들어 0.2 내지 3 μm, 또는 0.5 내지 2 μm; 또는 다른 양태에서, 0.1 내지 1 μm 또는 0.2 내지 0.8 μm; 또는 또 다른 양태에서, 1 내지 3 μm의 평균 직경을 가질 수 있다. 일 양태에서, 상기 미립자 유기 조면화제는 0.1 내지 5 μm, 예를 들어 0.2 내지 3 μm, 또는 0.5 내지 2 μm; 또는 다른 양태에서, 0.1 내지 1 μm 또는 0.2 내지 0.8 μm; 또는 또 다른 양태에서, 1 내지 3 μm의 평균 직경을 가질 수 있다. 바람직하게는, 상기 입자는 제조의 용이성을 위하여 5 μm 이하의 최대 직경을 가진다. 상기 입자는 좁은 입자 크기 분포, 예를 들어, 0.2 내지 2.0 μm, 또는 0.3 내지 1 μm, 또는 0.4 내지 0.8 μm의 최소 및 최대 직경 사이의 차이를 더 가질 수 있다. 평균(average), 평균(mean), 최소 및 최대 직경은 입자 시료의 주사 전자 현미경(scanning electron microscopy) 분석, 쿨터 카운터(Coulter counter)에 의하여 측정될 수 있거나, 또는 중력 및 원심 가속도를 사용하는 액상 광침강(photosedimentation)으로서, 흡광도 및 입자 농도 사이의 비례 관계가 스톡스(Stokes) 침강 방정식과 함께 사용되는 광학 전송을 통하여 측정될 수 있다.
조면화제의 제2 유형은 코폴리카보네이트 및 선택적 추가적인 폴리카보네이트와 부분 혼화성을 갖는 폴리머이며, 기계적 특성, 유전 특성 또는 커패시터 필름의 가공에 현저하게 악영향을 미치지 아니하도록 선택된다. 이론에 얽매이지 아니하고, 이러한 폴리머 조면화제는 코폴리카보네이트 및 선택적 추가적인 폴리카보네이트를 포함하는 연속상에서 비혼화성 섬(immiscible islands)을 형성하는 것으로 여겨진다. 이론에 얽매이지 아니하고, 가공, 특히 압출 동안 섬의 크기가 감소하여 매우 미세해지며 필름의 표면으로 이동하여 압출 필름에 거칠기를 제공하는 것으로 여겨진다. 상기 제2 조면화제 섬은 필름 표면 상에 고르게 분포되지 아니한다.
상기 제2 조면화제는 고리형 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer, COC)일 수 있다. COC는 비고리형 올레핀 모노머, 예컨대 에텐과 고리형 올레핀 모노머, 예컨대, 8,9,10-트리노본-2-엔 (노보넨, norbornene) 또는 1,2,3,4,4a,5,8,8a-옥타히드로-1,4:5,8-디메타노나프탈렌 (테트라시클로도데센, tetracyclododecene)의 사슬 중합에 의하여 생성될 수 있거나, 또는 예를 들어, 다양한 고리형 모노머의 개환 복분해 중합에 이은 수소화에 의하여 생성될 수 있다. 단일 유형의 단량체를 사용하는 후자의 물질은 본원에 사용되는 용어로서 COC의 범위 내에 포함된다. 고리형 올레핀 모노머는 내환 이중 결합(이중 결합에 두 탄소 원자가 고리 내에 있음) 또는 외환 이중 결합(하나의 탄소 결합이 고리 내에 있고 하나는 그렇지 아니함)을 포함한다. COC를 제조하는 데 사용할 수 있는 고리형 올레핀 모노머의 예로는 노보넨 및 이의 유도체, 예컨대 2-노보넨, 5-메틸-2-노보넨, 5,5-디메틸-2-노보넨, 5-부틸-2-노보넨, 5-에틸리덴-2-노보넨, 5-메톡시카르보닐-2-노보넨, 5-시아노-2-노보넨, 5-메틸-5-메톡시카르보닐-2-노보넨 및 5-페닐-2-노보넨; 및 시클로펜타디엔 및 이의 유도체, 예컨대 디시클로펜타디엔 및 2,3-디히드로시클로펜타디엔을 포함한다. 다른 고리형 올레핀 모노머는 US 5087677에 기술되어 있다. 하나 이상의 고리형 올레핀 모노머를 포함하는 조합이 사용될 수 있다.
상기 고리형 올레핀 모노머는 모노머에 존재하는 임의의 고리의 외부에 전적으로 이중 결합을 포함한다. 비고리형 올레핀 모노머의 예는 1 내지 20의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 12 탄소 원자, 가장 바람직하게는 1 내지 6 탄소 원자를 갖는 알켄을 포함한다. 알파-올레핀, 예를 들어, 에틸렌 1-프로펜 및 1-부텐이 바람직하다. 다른 비고리형 올레핀 모노머는 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-옥타데센 및 1-에이코센, 1,4-헥사디엔, 4-메틸-1,4-헥사디엔, 5-메틸-1,4-헥사디엔, 1,7-옥타디엔, 5-에틸리덴-2-노보넨 및 5-비닐-2-노보넨을 포함한다. 바람직하게는 상기 비고리형 올레핀 모노머는 에틸렌이다.
바람직한 양태에서, 상기 COC는 고리형 올레핀 모노머 및 에틸렌의 코폴리머이다. 다른 양태에서, 상기 COC는 노보넨 및 에틸렌의 코폴리머이다. 상기 COC는 폴리머의 총 몰을 기준으로, 적어도 15 몰퍼센트(몰%)의 상기 고리형 올레핀 모노머로부터 유도된 단위, 또는 15 내지 90 몰%, 또는 15 내지 40 몰%의 불포화 고리형 모노머로부터 유도된 단위를 가질 수 있다. 상기 COC는 60 내지 180℃, 또는 60 내지 150℃, 또는 70 내지 100℃, 또는 100 내지 180℃의 Tg를 가질 수 있다. 상기 COC는 0.45 MPa에서 ISO 75 파트 1 및 2에 따라 측정되는, 120 내지 175℃의 열변형 온도를 가질 수 있다. 적합한 COC는 토파스 어드밴스드 폴리머즈(Topas Advanced Polymers)로부터 상품명 토파스(TOPAS)로 시판된다.
필름에서, 및 따라서 필름을 형성하는 데 사용되는 조성물에서, 각 코폴리카보네이트 및 COC의 상대적인 함량은 필름의 원하는 특성을 얻기 위하여 다양할 수 있다. 상기 COC는 1 내지 30 중량%, 또는 1 내지 20 중량%, 또는 1 내지 15 중량%, 및 바람직하게는 2 내지 10 중량%의 함량으로 존재할 수 있으며, 모든 성분의 총합은 100 중량%이다.
바람직한 양태에서, 상기 필름 형성 조성물은 고열 폴리카보네이트, 유기 슬립제, 제1 조면화제, 선택적으로 제2 조면화제; 선택적으로 비스페놀 A 호모폴리머; 및 선택적으로 항산화제를 포함한다. 고열 코폴리카보네이트는 조성물의 총 중량의 65.0 내지 99.85 중량%로 존재할 수 있으며, 0.83 내지 1.12 미만의 총 수소, 산소 및 불소 원자에 대한 탄소 원자의 수 비율을 갖는다. 상기 고열 폴리카보네이트는 바람직하게는 N-페닐페놀프탈레이닐비스페놀-비스페놀 A 코폴리카보네이트, 3,3,5-트리메틸시클로헥사논 비스페놀-비스페놀 A 코폴리카보네이트 또는 이들의 조합이다. 유기 슬립제는 조성물의 총 중량의 0.1 내지 15.0 중량%로 존재할 수 있으며, 바람직하게는 펜타에리스리톨 테트라스테아레이트, 디펜타에리스리톨 헥사스테아레이트, 글리세롤 트리스테아레이트, 고밀도 폴리(에틸렌), 폴리메틸펜텐, 또는 폴리(카보네이트-실록산) 또는 이들의 조합이다. 상기 유기 슬립제가 폴리(카보네이트-실록산)인 경우, 필름 형성 조성물에서 폴리(카보네이트-실록산)의 바람직한 함량은 조성물의 총 중량의 5.0 내지 15.0 중량%이다. 상기 유기 슬립제가 폴리(카보네이트-실록산)이 아닌 경우, 필름 형성 조성물에서 유기 슬립제의 바람직한 함량은 조성물의 총 중량의 0.1 내지 5.0 중량%이다. 조성물의 총 중량을 기준으로 제1 조면화제는 0.05 내지 0.5 중량%의 함량으로 존재할 수 있고, 제2 조면화제는 2.0 내지 10.0 중량%의 함량으로 각각 존재할 수 있다.
항산화제는 조성물의 총 중량을 기준으로 0.02 내지 0.06 중량%의 함량으로 존재할 수 있다.
필름 형성 조성물 및 압출 필름이 낮은 수준의 특정한 금속 이온을 함유할 경우 우수한 전기적 특성이 얻어진다. 따라서, 필름 형성 조성물 및 필름은 각각의 알루미늄, 칼슘, 크롬, 마그네슘, 철, 니켈, 칼륨, 망간, 몰리브덴, 나트륨, 티타늄 및 아연의 중량을 기준으로 50 ppm 미만, 바람직하게는 40 ppm, 30 ppm, 20 ppm 또는 10 ppm 미만을 함유할 수 있다. 일 양태에서, 필름 형성 조성물 및 필름에서 알루미늄, 칼슘, 크롬, 마그네슘, 철, 니켈, 칼륨, 망간, 몰리브덴, 나트륨, 티타늄 및 아연의 총 함량은 10 ppm 미만이다. 코폴리카보네이트 및 선택적 추가적인 폴리카보네이트에 더하여, 필름 형성 조성물 및 필름은 일반적으로 커패시터 필름에 통합되는 다양한 첨가제를 포함할 수 있으며, 다만 각 첨가제는 필름 형성 조성물 및 필름의 원하는 특성, 특히 유전 파괴 강도에 현저하게 악영향을 미치지 아니하도록 선택되어야 한다. 이러한 이유로, 이온성 첨가제는 사용하지 아니하는 것이 바람직하다. 가능한 첨가제는 충격 개질제, 유동 개질제, 항산화제, 열 안정제, 광 안정제, 가소제, 윤활제, 이형제, 방담제, 항균제, 방사선 안정제, 비이온성 난연제, 적하 방지제 또는 이들의 조합을 포함한다. 일반적으로, 각 첨가제는 효과적인 것으로 일반적으로 알려진 함량, 예컨대 0.005 내지 5 중량%로 사용된다. 일 양태에서, 상기 첨가제의 총 함량은 필름 형성 조성물 또는 필름의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 5 중량%일 수 있다.
항산화제는 오르가노포스파이트, 예컨대, 트리스(노닐 페닐)포스파이트, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리스리톨 디포스파이트, 디스테아릴 펜타에리스리톨 디포스파이트; 알킬화 모노페놀 또는 폴리페놀; 디엔과 폴리페놀의 알킬화 반응 생성물, 예컨대, 테트라키스[메틸렌(3,5-디-터트-부틸-4-히드록시히드로신나메이트)] 메탄; 파라-크레졸 또는 디시클로펜타디엔의 부틸화 반응 생성물; 알킬화 히드로퀴논; 히드록시화 티오디페닐 에테르; 알킬리덴-비스페놀; 벤질 화합물; 1가 또는 다가 알코올과 베타-(3,5-디-터트-부틸-4-히드록시페닐)-프로피온산의 에스테르; 1가 또는 다가 알코올과 베타-(5-터트-부틸-4-히드록시-3-메틸페닐)-프로피온산의 에스테르; 티오알킬 또는 티오아릴 화합물의 에스테르, 예컨대, 디스테아릴티오프로피오네이트, 디라우릴티오프로피오네이트, 디트리데실티오프로피오네이트, 옥타데실-3-(3,5-디-터트-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 펜타에리스리틸-테트라키스[3-(3,5-디-터트-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트; 베타-(3,5-디-터트-부틸-4-히드록시페닐)-프로피온산의 아미드, 또는 전술한 항산화제의 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 항산화제는 필름 형성 조성물 또는 필름의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 0.2 중량%의 함량으로 사용될 수 있다.
열 안정제 첨가제는 오르가노포스파이트(예를 들어, 트리페닐 포스파이트, 트리스-(2,6-디메틸페닐)포스파이트, 트리스(혼합 모노- 및 디- 노닐페닐)포스파이트 등), 포스포네이트(예를 들어, 디메틸벤젠 포스포네이트 등), 포스페이트(예를 들어, 트리메틸 포스페이트 등), 또는 전술한 열 안정제의 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 상기 열 안정제는 트리스(2,4-디-t-부틸페닐) 포스파이트일 수 있으며, IRGAPHOS 168로서 상업적으로 입수할 수 있다. 열 안정제는 필름 형성 조성물 또는 필름의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 5 중량%의 함량으로 사용될 수 있다.
일 양태에서, 압출 필름은 1.12 미만, 바람직하게는 0.83 내지 1.12 미만의 총 수소, 산소 및 불소 원자에 대한 탄소 원자의 수 비율을 갖는 65.0 내지 99.85 중량%의 고열 코폴리카보네이트; 5.0 내지 15.0 중량%의 폴리(카보네이트-실록산) 슬립제; 및 0.1 내지 5.0 중량%의 폴리(카보네이트-실록산) 슬립제가 아닌 유기 슬립제; 선택적으로, 0.02 내지 0.06 중량%의 항산화제를 포함하며; 각 함량은 조성물의 총 중량을 기준으로 하며 총 중량은 100 중량%이다.
일 양태에서, 압출 필름은 1.12 미만, 바람직하게는 0.83 내지 1.12 미만의 총 수소, 산소 및 불소 원자에 대한 탄소 원자의 수 비율을 갖는 65.0 내지 99.85 중량%의 고열 코폴리카보네이트; 2.0 내지 10.0 중량%의 고리형 올레핀 코폴리머 조면화제; 및 0.1 내지 5.0 중량%의 유기 슬립제; 선택적으로, 0.02 내지 0.06 중량%의 항산화제를 포함하며; 각 함량은 조성물의 총 중량을 기준으로 하며 총 중량은 100 중량%이다.
상기 커패시터 필름은 필름 형성 조성물의 압출에 의하여 제조된다. 상기 필름 형성 조성물은 균질 블렌드(intimate blend)의 형성을 위한 조건 하에서 성분을 블렌딩함으로써 제조될 수 있다. 이러한 조건은 종종 단축 또는 이축(twin-screw) 유형 압출기, 혼합 보울 또는 구성요소에 전단을 적용할 수 있는 유사한 혼합 장치에서의 용융 혼합이 포함된다. 이축 압출기는 단축 압출기에 비하여 보다 집약적인 혼합 성능 및 자가 와이핑(self-wiping) 성능으로 인하여 종종 선호된다. 조성물에서 휘발성 불순물을 제거하기 위하여 압출기의 적어도 하나의 배출 포트를 통하여 블렌드에 진공을 적용하는 것이 종종 유리하다. 종종 용융에 앞서 구성요소를 건조하는 것이 유리하다. 용융 가공은 폴리머 분해를 최소화하거나 방지하기 위하여 240 내지 360℃에서 수행될 수 있으며, 충분히 용융되게 하여 용융되지 않은 성분이 없는 균질한 폴리머 혼합물을 제공한다. 폴리머 블렌드는 캔들 또는 스크린 여과기를 사용하여 용융 여과되어, 바람직하지 아니한 검은 반점 또는 기타 이종 오염물이 제거될 수 있다.
상기 필름 형성 조성물은 플랫 다이를 사용하는, 열가소성 조성물에 통상적으로 사용되는 압출기를 사용하여 압출될 수 있다. 압출 캐스트 필름 방법은 전술한 바와 같이 필름 형성 조성물을 용융시키는 것, 용융된 필름 형성 조성물을 작은 립 갭 분리의 플랫 다이를 통하여 운반시키는 것, 선택적으로 비교적 높은 권취 속도를 사용하여 필름을 신장시키는 것, 및 필름 형성 조성물을 냉각/고화시켜 최종 필름을 형성하는 것을 포함한다. 상기 압출기는 단축 또는 이축 설계일 수 있으며, 용융 펌프를 사용하여 다이를 통한 폴리머의 일정한 비-맥동 흐름을 제공할 수 있다. 상기 다이 립 갭은 100 내지 200 μm 정도로 작을 수 있으며, 권취(take-up) 롤러는 최대 200 미터(m)/분(min)의 속도로 작동할 수 있다. 설계는 필름을 템퍼(temper)/어닐(anneal)하기 위하여 가열된 롤을 추가하여 동결된(frozen-in) 내부 응력의 발생을 최소화할 수 있다. 상기 필름의 가장자리를 다듬을 수 있으며, 장력 제어 권취 메커니즘을 사용하여 필름을 롤에 권취할 수 있다. 다이를 통하여 용융된 폴리머의 일정하고 균일한 흐름을 전달하는 정확성, 필름을 만드는 데 사용되는 폴리머의 유변학적 특성, 폴리머 및 장비의 청결도, 및 권취 메커니즘의 기계적 특성 모두가 비교적 작은 두께의 압출 필름을 성공적으로 제조하는 데 기여한다.
상기 압출 캐스트 필름 방법은 유리하게는 보다 큰 크기(대규모 제조 크기 포함)로 쉽게 확장할 수 있는 1단계 공정일 수 있다. 용융 압출은 적어도 이러한 이유로 인하여 용액 캐스팅에 비하여 유리하다. 특정한 고열 코폴리카보네이트 필름의 용액 캐스팅이 설명되었지만, 필름이 대규모로 제조되는 것으로 보고되지 아니하였다. 용액 캐스팅 방법은 용매의 사용을 추가로 필요로 하며, 이는 공정의 비용을 증가시킬 수 있고, VOC를 생성할 수 있고, 폐기물 관리 문제를 제기할 수 있다. 높은 분자량 또는 높은 Tg의 폴리머의 경우에도, 압출 공정은 물질의 열적 또는 기계적 분해를 야기시킬 수 있는 과도한 온도를 유발하지 아니하는 폴리머에 대한 환경을 제공하도록 설계될 수 있다. 용융 생성물에 여과 장치를 사용하면 용융물로부터 적절하게 제거되지 아니하면 필름의 품질 및 필름의 유전 성능에 악영향을 미칠 수 있는 미립자 오염 물질이 거의 없는 필름이 생성된다. 이 방법에 의하여 생산된 필름은 얇고(두께 10 μm, 및 심지어 더 얇음), 웹에 걸쳐 균일한 두께이며 평평하다. 상기 필름은 주름 또는 표면 구부러짐이 없도록 제작될 수 있다.
용융된 필름 형성 조성물은 용융 펌프를 사용하여 압출기 다이를 통하여 운반될 수 있다. 일 양태에서, 상기 필름은 250 내지 500℃ 예를 들어 300 내지 450℃의 온도에서 압출되고, 압출 필름은 단축 연신되어 유전체 기판 필름을 생성한다. 일 양태에서, 필름 형성 조성물의 성분은 조합되고, 용융되고, 균질하게 혼합되고, 이어서 용융 필터(예를 들어, 2 내지 15 μm 또는 3 내지 5 μm)를 통하여 여과되어 15 μm 초과, 10 μm 초과, 바람직하게는 5 μm 초과, 또는 바람직하게는 3 μm 초과의 입자를 제거하며; 전술한 온도에서 플랫 다이를 통하여 압출된다. 상기 필름은 다이를 떠날 때 250 μm(다이 립 개구부)로부터 필름의 최종 두께 3 내지 15 μm까지 기계 방향으로 아래로 당겨졌다. 상기 필름은 아래 기술된 바와 같이 직접적으로 금속화되거나 보관 또는 배송을 위하여 권취 롤에 감길 수 있다. 일 양태에서, 상기 필름은 적어도 10 m, 또는 100 내지 10,000 m의 길이, 및 적어도 300 mm, 또는 300 내지 3,000 mm의 폭을 가질 수 있다. 상기 필름이 압출될 수 있는 속도는 다를 수 있다. 상업적인 양태에서, 상기 필름이 압출될 수 있는 속도는 10 lb./hr (4.5 kg/hr) 내지 1000 lb./hr (450 kg/hr)로 다양하다. 압출기의 다이 플레이트에서 필름이 당겨지는 속도(권취 속도)는 10 m/min 내지 300 m/min의 범위일 수 있다.
상기 폴리머 필름은 임의의 비정질 필름의 적용에 사용될 수 있지만 특히 커패시터 또는 다른 전자 장치를 형성하기 위한 금속화에 적합하다. 상기 필름은 이의 적어도 한 면 상에 금속화될 수 있다. 상기 필름의 의도된 용도에 따라 다양한 금속 및 금속 합금, 예를 들어, 구리, 알루미늄, 은, 금, 니켈, 아연, 티타늄, 크롬, 바나듐, 백금, 탄탈륨, 니오븀, 황동 또는 전술한 적어도 하나를 포함하는 조합을 사용할 수 있다. 상기 필름은 적어도 하나의 면, 즉, 아래에서 기술되는 바와 같은 광학 표면 측정(optical profilometry)에 의하여 측정되는 각각의 표면 거칠기 Ra, Rz 또는 Ry를 갖는 면 상에서 금속화된다. 폴리머 필름의 금속화 방법은 알려져 있으며, 예를 들어, 진공 금속 증착, 금속 스퍼터링, 플라즈마 처리, 전자 빔 처리, 화학적 산화 또는 환원 반응뿐만 아니라, 무전해 습식 화학 증착을 포함한다. 상기 필름은 통상적인 무전해 도금에 의하여 양면 상에서 금속화될 수 있다. 다른 양태에서, 패턴화된 금속층이 예를 들어, 잉크젯 인쇄에 의하여 상기 필름의 표면 상에 형성될 수 있다.
상기 금속화된 층의 두께는 금속화된 필름의 의도된 용도에 의하여 결정되며, 예를 들어, 0.1 내지 1000 nm, 또는 0.5 내지 500 nm, 또는 1 내지 10 nm일 수 있다. 일 양태에서, 상기 금속 필름의 두께는 1 내지 3000 옹스트롬(Å), 1 내지 2000 Å, 또는 1 내지 1000 Å일 수 있다. 전도성 금속을 사용하는 경우, ASTM D257에 따라 측정되는 상기 필름 상의 금속층의 저항률은 스퀘어 당 0.1 내지 1000 옴(Ω), 스퀘어 당 2.0 내지 125.0 Ω으로 다양할 수 있다.
따라서 생성된 상기 필름 및 금속화된 필름은 다양한 유리한 물리적 특성을 갖는다.
상기 압출 필름은 1 내지 10 μm, 또는 1 내지 7 μm, 또는 3 내지 7 μm, 또는 3 내지 5 μm의 두께를 가져 매우 얇을 수 있다.
일 양태에서, 비-금속화 필름의 유전 파괴 강도는 150℃에서 각각 700 V/μm 초과, 바람직하게는 700 내지 1250 V/μm, 보다 바람직하게는 780 내지 1000 V/μm, 더욱 보다 바람직하게는 750 내지 900 V/μm이다. 일 양태에서, 상기 필름의 유전 파괴 강도는 고리형 올레핀 코폴리머를 함유하지 아니하는 동일한 필름보다 150℃에서 15 내지 50% 더 크다.
비-금속화 필름의 Tg는 1℃/min의 가열 속도 및 1 Hz의 주파수에서 ASTM E1640-13에 따라 각각 측정시, 150 내지 250℃ 또는 170 내지 250℃ 또는 175 내지 240℃ 또는 180 내지 240℃ 또는 190 내지 240℃ 바람직하게는 180 내지 250℃일 수 있다. 따라서 상기 압출 필름은 예를 들어, 자동차와 같은 운송 수단을 위한 롤형 커패시터와 같은 고열 적용에 적합하다.
보쉬(Bosch) 테스트 클리어링 카운트(아래에 기술된 테스트)는 300 V/μm에서 0 내지 10일 수 있다.
비-금속화 필름은 1 kHz, 20℃ 및 50% 상대 습도에서 측정되는 높은 유전상수, 특히 2.5 초과 바람직하게는 2.5 내지 3.4를 가질 수 있다.
비-금속화 필름은 1 kHz, 20℃ 및 50% 상대 습도에서 측정되는 0.1 이하 또는 0.01 이하의 소산인자(dissipation factor)를 가질 수 있다.
비-금속화 필름의 두께 균일성은 특정한 영역에 대한 필름 두께의 변화를 측정함으로써 결정할 수 있다. 일 양태에서, 비-금속화 필름은 측정되는 영역에 대한 필름의 평균 두께를 기준으로, 플러스 또는 마이너스(+/-) 10% 이하, 대안적으로 +/-9% 이하, +/-8% 이하, +/-6% 이하, 또는 +/-5%, +/-4%, +/-3%, +/-2%, +/-1% 이하의 필름 두께 변화를 가질 수 있다. 일 양태에서, 두께 편차는 +/-1%만큼 낮을 수 있다.
비-금속화 필름의 표면 거칠기는 광학 표면 측정(optical profilometery)에 의하여 표면 거칠기 특성, 특히 산술 평균 거칠기(Ra), 최대 높이 평균 거칠기(Ry) 및 교차점 평균 높이(Rz)를 측정함으로써 정량화할 수 있다. 압출 필름의 표면 거칠기는 압출, 마스터 롤에의 권취(winding), 금속화, 절단(slitting) 및 최종적으로 건식 권선 커패시터로의 권취를 통하여 필름의 허용 가능한 슬립 및 취급을 제공하도록 최적화된다. 커패시터의 취급, 권취 및 평탄화에 허용되는 수준의 슬립을 달성하기 위하여 보다 높은 표면 거칠기가 바람직하다. Ra 및 Rz 대 슬립 성능 간의 관계는 도 2 및 도 3에 각각 나타나 있다. 반면, 권취 커패시터의 체적 효율 및 필름의 파괴 강도를 최대화하기 위한 필름의 최적 표면 거칠기는 가능한 한 낮다. 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 높은 표면 거칠기는 보다 높은 파괴 카운트를 유발한다. 따라서 바람직한 표면 거칠기는 금속화, 절단(slitting) 및 적용 가능한 건식 권선 커패시터로의 권취(winding)뿐만 아니라, 압출 및 마스터 롤에의 권취(winding)를 통하여 필름의 허용 가능한 슬립 및 취급을 여전히 제공하도록 최적화된 가능한 한 가장 낮은 Ra, Ry 또는 Rz(바람직하게는 세 가지 모두)이다. 일 양태에서, 비-금속화 필름은 광학 표면 측정(optical profilometery)에 의하여 측정시 필름의 평균 두께의 +/-3% 미만, +/-2% 미만, 또는 +/-1%만큼 낮은 평균 Ra를 갖는 표면을 가질 수 있다. 다른 양태에서, 비-금속화 필름은 0.01 내지 0.04%의 평균 또는 절대 Ra, 0.05 내지 0.2의 평균 또는 절대 Rz 및 0.05 내지 0.35의 평균 또는 절대 Ry를 갖는 표면을 가질 수 있다. 다른 양태에서, 비-금속화 필름은 필름의 평균 두께의 +/-3% 미만, +/-2% 미만, 또는 +/-1%만큼 낮은 평균 Ra, 0.05 내지 0.2의 평균 또는 절대 Rz 및 0.05 내지 0.35의 평균 또는 절대 Ry를 모두 갖는 표면을 가질 수 있다.
상기 필름 및 금속화된 필름은 본질적으로 용매가 없을 수 있으며, 즉, 250 돌턴(Da) 미만의 분자량을 갖는 화합물을 1,000 ppm 미만, 750 ppm 미만, 500 ppm 미만, 또는 250 ppm 미만으로 함유할 수 있다.
상기 필름 및 금속화된 필름은 폴리카보네이트 층에서 알루미늄, 칼슘, 크롬, 마그네슘, 철, 니켈, 칼륨, 망간, 몰리브덴, 나트륨, 티타늄 및 아연을 각각 50 ppm 미만, 25 ppm 미만, 또는 10 ppm 미만으로 가질 수 있다.
금속화된 필름은 임의의 금속화된 필름 적용에 사용될 수 있지만, 특히 예를 들어, 커패시터 또는 회로 물질과 같은 전기 적용에 적합하다.
높은 에너지 밀도, 높은 전압 비극성 커패시터는 원통형으로 권취된 감긴 폴리머 필름을 사용하여 제조될 수 있다. 특정한 양태에서, 상기 폴리머 필름은 압출되고, 이어서 이동하는 폴리머 필름에 구리 또는 알루미늄과 같은 전도성 금속을 진공 챔버에서 진공 증착을 통하여 예를 들어, 1 Å 내지 1000 nm, 1 내지 3000 Å, 또는 1 내지 1000 Å의 두께로 분사시킴으로써 금속화된다. 압출 필름 상에서 금속의 저항률은 ASTM D257에 따라 측정시, 스퀘어 당 0.1 Ω 내지 스퀘어 당 100 Ω의 범위일 수 있다. 금속화 공정이 수행되기 전에, 압출 필름은 적절하게 마스킹되어 필름 폭의 가장자리에 비-금속화 여백을 제공할 수 있고, 이에 따라 금속화된 필름의 교호층(커패시터가 조립될 경우)은 말단 금속화가 궁극적으로 적용될 때 커패시터 전극의 전기적 단락을 방지하기 위하여 반대쪽 가장자리에 비-금속화 영역을 가진다.
이어서 두 개의 적층된 금속화된 폴리머 필름을 관 형태로 감아 커패시터를 제작할 수 있다. 전선은 각 금속층에 연결된다. 특정한 양태에서, 금속화된 폴리머 필름의 두 개별적인 롤이 커패시터 와인더에 배치되고 심축(이후 제거될 수 있음) 상에 함께 단단히 감겨서 층이 폴리머 조성물/금속화된 층/폴리머 조성물/금속화된 층의 순서로 배열되어, 커패시터의 전형적인 구조, 즉, 반대편에 두 금속층이 있는 유전체를 복제한다. 필름의 두 롤은 반대편 상에 비-금속화 여백으로 감겨 있다.
커패시터의 권취(winding)의 정도는 원하는 커패시터의 물리적인 크기 또는 원하는 정전용량(capacitance)에 따라 다르다. 두 롤을 단단히 감으면 조기 항복(premature breakdown)을 야기할 수 있는 갇힌 공기를 제거하는 데 도움이 된다. 개별 커패시터는 HEPA 필터가 통합된 적어도 클래스 100의 클린 룸 환경에서 가공되어, 이물질에 의한 유전체 필름층 사이의 접촉점의 오염 가능성을 줄일 뿐만 아니라, 유전체에서 수분의 흡입을 줄일 수 있다. 전기적 귄취는 각 커패시터 상에서 균일한 장력을 보다 잘 유지하는 데 사용될 수 있다. 이어서 상기 커패시터는 이의 가장자리에 테이핑되고 양쪽이 열린 트레이에 묶여, 필름층의 풀림을 방지하고 실린더의 가장자리 또는 말단에 전도성 요소, 예를 들어, 아연 함량이 높은 솔더(solder)에 이어서 90%의 주석, 10%의 아연의 일반 연질 말단 분사 솔더가 분사되게 할 수 있다. 첫 번째 분사는 금속화된 표면에 스크래치를 내고 홈통(trough)을 만들어 유전체 필름 상의 금속화와 보다 우수한 접촉을 달성한다. 말단 분사의 조합은 최종 종단과의 보다 우수한 접촉 접착력을 추가적으로 돕는다. 이후, 전도성, 예를 들어, 알루미늄 리드는 이어서 각 말단에 납땜되어 최종 종단을 형성할 수 있다. 일 종단은 캔의 바닥에 스폿 용접될 수 있고, 다른 종단은 리드에 평행 용접될 수 있다. 커패시터는 진공 충전 장치에서 액체 함침(예를 들어, 이소프로필 페닐 술폰)으로 충전하고 닫을 수 있다.
다른 커패시터 구성도 가능하다. 예를 들어, 상기 커패시터는 적층 구성으로 배치된 적어도 제1 및 제2 전극을 포함하는 평면 구성; 및 각각의 제1 및 제2 전극 사이에 배치되고 적어도 부분적으로 접촉하는 압출 필름을 가질 수 있다. 추가적인 압출 필름 및 전극층이 교호층에 존재할 수 있다. 따라서, 전자 장치를 형성하기 위한 다층 물품은, 폴리머 조성물/금속층/유전체층을 포함하는 본 청구범위의 범위 내에 있으며, 상기 유전체층은 본원에 기술된 바와 같은 폴리머 조성물 필름 또는 다른 유전체 물질일 수 있다. 추가적인 층(예를 들어, 추가적인 교호 유전체/금속층)이 선택적으로 존재할 수 있다.
압출 필름, 금속화된 필름 및 필름을 포함하는 커패시터는 예를 들어, 운송(항공, 육상 및 수상) 적용과 같은 광범위하고 다양한 적용에 유용하다. 현재의 전기 및 하이브리드 전기 수송 설계는 배터리 또는 연료전지의 직류(DC)를 구동 모터용 고전압 교류(AC)로 변환하는 전력 회로의 일부로서 이축 배향 폴리프로필렌(biaxially oriented polypropylene, BOPP)을 포함하는 대형 커패시터를 사용한다. 이러한 BOPP 커패시터는 전력 손실을 최소화하기 위하여 차량의 후드 아래에 위치하지만, 엔진 캐비티 내부 온도는 BOPP를 녹일만큼 충분히 높다. 현재의 해결책은 전자 장치에 특수한 전용 냉각 루프를 제공하여 BOPP 커패시터가 녹지 않도록 하는 것이다. 이러한 추가 냉각 루프는 자동차에 상당한 비용 및 중량을 추가한다. 커패시터 필름은 전기 및 하이브리드 전기 자동차(예를 들어, 자전거, 모페드, 오토바이, 자동차 및 트럭을 포함함)가 회생 제동을 통하여 배터리를 재충전하고 구동 장치에 배터리 전력을 제공할 수 있도록 하는 인버터/컨버터 장치의 구성에 유용하다. 인버터는 배터리의 저전압(<250 V) DC 전원을 구동 모터를 효율적으로 작동하는 데 필요한 고전압(>600 V) AC 전원으로 변환하는 회로의 일부이다. 이러한 커패시터는 엔진실의 외부 가열 및 회로 저항으로 인한 내부 가열 모두로 인하여 고온 환경에서 작동하는 것이 바람직하다. 커패시터 필름 및 필름을 포함하는 커패시터는 차량 적용에 사용되는 고온(예를 들어, 140 내지 150℃)을 견딜 수 있다.
본 개시는 비제한적인 다음의 실시예에 의하여 추가적으로 예시된다.
{실시예}
실시예에서 사용된 재료는 표 1에 기재되어 있다.
성분 화학적 설명 출처
PPPBP/BPA PPPBP-BPA 코폴리카보네이트 (N-페닐페놀프탈레이닐비스페놀, 2,2-비스(4-히드로)-비스페놀 A 코폴리카보네이트), 계면 중합을 통하여 생성됨, 32 mol% PPPBP, 말단-캡핑된 파라-큐밀페놀 (PCP), 상품명 XHT로 입수 가능 사빅(SABIC)
BPA (low) 비스페놀 A 호모폴리카보네이트, Mw = 19-21 kDa 사빅(SABIC)
BPA (high) 비스페놀 A 호모폴리카보네이트, Mw = 30-32 kDa 사빅(SABIC)
BPI/BPA 3,3,5-트리메틸시클로헥사논 비스페놀-비스페놀 A 코폴리카보네이트, 57 mol% BPI, Mw = 29,000 Da, 0.35 중량% PETS 및 트리페닐 포스파이트 열 안정제와 함께, 상품명 APEC® 2097로 입수 가능 코베스트로(Covestro)
PC-Si (o) 비스페놀 A 카보네이트 단위 및 디메틸 실록산 단위를 포함하는 불투명 폴리(카보네이트-실록산), 20 중량% 실록산, Mw = 29-31 =kDa 사빅(SABIC)
PC-Si (cl) 비스페놀 A 카보네이트 단위 및 디메틸 실록산 단위를 포함하는 투명 폴리(카보네이트-실록산), 6 중량% 실록산, Mw = 22-24=kDa 사빅(SABIC)
COC 고리형 올레핀 코폴리머, 상품명 TOPAS 6017S로 입수 가능 토파스(TOPAS)
PMSS-1 미립자 가교 폴리메틸실세스퀴옥산, 쿨터 카운터를 통하여 측정된 평균 입자 직경 = 2 μm, 벌크 밀도 = 0.35 g/cm3, 비표면적 = 15-35 m2/g, 상품명 TOSPEARL® 120으로 입수 가능 모멘티브 퍼포먼스 케미컬(Momentive Performance Chemicals)
PMSS-2 미립자 가교 폴리메틸실세스퀴옥산, 주사 전자 현미경을 통하여 측정된 평균 입자 크기 = 0.5 μm, 상품명 XC99-A8808로 입수 가능 모멘티브 퍼포먼스 케미컬(Momentive Performance Chemicals)
SEBS 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 (Styrene-ethylene-butylene-styrene) 크라톤(Kraton)
PETS 펜타에리스리톨 테트라스테아레이트 (Pentaerythritol tetrastearate) 에머리(Emery)
AO 트리스(2,4-디-터트-부틸페닐)포스파이트 (Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphite), 상품명 IRGAPHOS 168로 또는 다른 공급처로부터 입수 가능 시바(Ciba)
제조방법
지시된 경우를 제외한 모든 조성물은 베르너 운트 플라이더러(Werner & Pfleiderer) 공동 회전 이축 압출기(길이/직경(L/D) 비율 = 30/1, 다이 면 근처에 위치한 진공 포트)에서 컴파운딩되었다. 상기 이축 압출기는 폴리머 조성물 간에 우수한 혼합을 생성하기에 충분한 분배 및 분산 혼합 요소를 가졌다. 조성물은 285 내지 330℃의 온도에서 컴파운딩되었으나, 이러한 온도에 제한되지 아니함이 인식될 것이다. 맥동하는 용융 흐름을 제거하기 위하여, 필름은 용융 펌프를 사용하는 25 밀리미터(mm) 단축 압출기를 사용하여 압출되었다. 용융 펌프는 290 내지 350℃의 온도에서 다이에 최적의 용융 압력을 제공하도록 조정되었다. 용융물은 100 내지 300 μm의 다이 갭 클리어런스를 가진 수직 450 mm 폭의 t-다이를 통하여 압출되었다. 용융 커튼을 연마된 냉각 롤에 주조하고 두께 3 내지 15 μm까지 기계 방향으로 아래로 당겼다. 게이지는 용융 펌프 출력 및 다운스트림 장비의 권취 속도를 일치시킴으로써 제어되었다.
시험 방법
필름의 마찰 계수(Coefficient of friction, CoF)는 두 표면, 하나는 알루미늄(63.5 mm × 63.5 mm 표면)으로부터 제작된 금속화된 200 g Bopp 슬레드, 또는 각 시료 그 자체 상에서 ASTM D1894에 따라 측정되었다. 매개 변수는 다음과 같았다: (1) 테이블은 강화 유리(150 mm × 600 mm)였으며; (2) 150 mm/sec의 시험 속도; (3) 50 mm의 시험 신장; (4) 10 N의 부하 셀; (5) 시료 당 5회 수행으로 보고됨; 및 (6) 블루힐 3(Bluehill 3) 소프트웨어를 사용한 인스트론(Instron) 시험 랙. 이축 배향 폴리프로필렌(BOPP, 10 mm)을 절단하고 시료와 접촉시켜 표면이 아래로 향하도록 슬레드 금속화된 표면에 장착하였다. 필름 시험 시료는 강화 유리 테이블 상에 장착되었다. 자가(Self)에 대하여: (1) 필름 시료를 아래로 롤 표면 “바깥쪽” 슬레드 상에 창착하였으며; (2) 필름 시료를 위로 롤 표면 “안쪽” 강화 유리 테이블 상에 장착하였으며; (3) 정적 CoF는 변환기의 피크 부하에서 계산되었으며; (4) 동적은 신장 동안 평균 부하로부터 계산되었다.
트라우저 인열(Trouser Tear) 시험 절차 ISO 6383-1을 사용하여 인열 저항을 측정하였다. 결과는 밀리미터 당 뉴턴(N/mm)에서 평균 5회 수행으로 보고된다. 매개 변수는 다음과 같았다: (1) 시험 속도: 200 mm/sec; (2) 시험 신장: 50 mm; (3) 부하 셀: 10 N; (4) 시료 당 5회 수행으로 보고됨; (5) 블루힐 3(Bluehill 3) 소프트웨어를 사용한 인스트론(Instron) 시험 랙; (6) 25 mm × 200 mm 스트립으로 자른 10 mm 필름 시료; (7) 시료의 짧은 말단에서 30 mm를 절단하여 인열 부위를 시작; (8) 공압 그립을 사용하여 장착된 각 시료의 다리; (9) 탈이온 공기총을 사용하여 시료로부터 정전기를 제거함; (10) 평균 인열은 작업자가 선택한 부하/신장 곡선의 영역으로부터 계산됨.
필름의 슬립 그 자체에 대한 주관적인 평가 절차는 COF 또는 압출 필름 군 내에서 비교 슬립에 대한 대안적인 측정으로서 개발되었다. 5명의 작업자가 필름 롤 상의 주름 및 필름이 그 자체로 얼마나 잘 미끄러지는지에 대한 육안 검사를 기반으로 슬립의 수준을 취급하고 등급을 매긴 다음, 필름에 1 내지 3등급(1 = 낮은 슬립, 2 = 보통 슬립 및 3 = 높은 슬립)의 슬립 수준을 할당하였고, 높은 수준(높은 슬립)은 보다 우수한 취급 특성을 나타낸다. 평균 등급 수준이 보고된다. 슬립 강제 등급도 5명의 작업자를 활용하였다. 시험된 각 군 내에서 1 내지 13으로 평균을 정규화하였다. 강제 등급은 1 = 낮은 슬립 및 13 = 가장 높은 슬립(보다 우수한 취급)으로 정규화된 값의 평균으로 보고되었다. COF 측정이 이루어지고 아래에 보고되었으나, 도 1은 ASTM D1894에 의하여 측정시 측정된 정적 COF(y 축) 및 슬립 등급(x 축)를 나타내는 그래프이다. 이 그래프는 정적 COF가 슬립 등급과 잘 연관되지 아니함을 나타낸다. 슬립 등급은 필름 취급에 대하여 관측 가능한 평가이고 필름 취급의 실제 요구 사항을 보다 잘 반영하기 때문에, 슬립 등급은 원하는 제형을 결정할 때 보다 많은 가중치에 따를 수 있다.
키엔스(Keyence) 공초점 현미경을 사용하여 표면 거칠기를 측정하였다. 주요 거칠기 이미지는 50x 대물렌즈를 사용하여 키엔스(Keyence) VK-200 상에서 캡쳐되었다. 시료는 표면 이탈을 최소화하기 위하여 평평한 폴리카보네이트 플라크 상에 장착되었다. 레이저 측정 모드에서 단 높이 조정을 사용하여 필름의 상단 표면에 초점을 맞추었다. 스캔 범위는 필름 상단 표면 위 1 μm에서 필름 상단 표면 아래 1 μm로 수동으로 설정되었다. 총 스캔 범위는 필름 두께를 초과하지 아니하였다. 데이터 수집 동안 필름의 바닥 면이 이미지화되지 않도록 대상 Z 스캔 범위는 2 내지 4 μm였다. 전체 시야를 대상 스캔 범위 내에서 캡쳐할 수 없는 경우, 시료를 X 및 Y 방향으로 이동하여 획득한 평평한 이미지를 확보하였다. 스캔 범위가 설정되면, 전체 스캔 범위에 걸쳐 허용 가능한 밝기 및 대비 설정을 구성하기 위하여 자동 게인을 구현하였다. 이중 스캔 옵션은 높은 정확도 설정에서 사용되었다. Z 스텝 높이는 0.1 μm 였다. 측정은 데이터 분석을 위하여 280 내지 300 mm × 200 mm의 시야를 제공하는 50x 대물렌즈를 사용하여 이러한 설정에서 이루어졌다. 다양한 위치에서 하나의 50 mm × 100 mm 시료를 사용하여 5회의 개별 측정을 수행하였다. 표면 거칠기 측정은 각 이미지 상의 JIS B0601: 1994 표준 계산에 따라 이루어졌다. 멀티 라인 스캔 분석을 위한 템플릿을 사용하여 5개의 개별 스캔 각각에 대하여 측정된 평균 값을 계산하고 보고하였다. 분석은 기계 방향에서 각 이미지에 걸쳐 60개의 라인을 포함하였고, 각각의 Ra (산술 평균 거칠기), Ry (최대 높이), Rz (교차점 평균 높이) 및 RMS (제곱 평균 제곱근 거칠기) 값에 대한 평균으로서 보고되었다. 획득한 이미지의 전처리에는 키엔스(Keyence) 권장 사항에 따라 다음 단계가 포함되었다: 자동 기울기 보정; 자동 노이즈 제거; 높이 절단 수준; 및 DCL/BCL 수준. JIS B0601: 1994에 기반하여, Ra, Ty, Rz 및 RMS가 측정되었다. 거칠기 곡선 보정: 높이 데이터는 기울기 보정된 표면 상에서 거칠기 측정을 수행함으로써 생성되었다. 이를 통하여 표면 거칠기는 라인 거칠기 단면 곡선으로부터 결정될 수 있다. 표면 거칠기는 높이 데이터 상에 대하여 최소제곱법을 사용하여 기준선을 결정하였고 각 높이 데이터 점의 기준선으로부터의 거리를 결정하였다. Ra 계산은 참조 표면 및 측정된 표면 사이의 높이 차이의 절댓값을 결정하였고, 이어서 거칠기 곡선 표면 상의 각 점 및 참조 표면 사이의 거리 평균을 결정하였다. Ry 계산은 참조 표면 및 거칠기 곡선 표면 상의 각 점 사이의 거리를 비교하여 최고 피크의 높이(Yp) 및 최저 골짜기의 깊이(Yv)의 합을 결정함으로써 수행되었다. Rz 값은 5개의 최고 피크의 높이의 절댓값의 평균 및 5개의 최저 골짜기 깊이의 절댓값의 평균의 합으로부터 결정되었다. RMS 계산은 참조 표면 및 거칠기 곡선 표면 사이의 차이의 제곱합의 제곱근을 나타내었다.
전기적 특성은 150 V/μm, 200 V/μm, 250 V/μm, 300 V/μm, 350 V/μm, 400 V/μm 및 450 V/μm에서 보쉬(Bosch) 테스트(전기적 클리어링 카운트)를 사용하여 결정되었다. 표에 나열된 값은 지정된 전압 수준(150 V/μm, 200 V/μm, 250 V/μm, 300 V/μm, 350 V/μm 및 400 V/μm)에서의 클리어링 카운트이다. 클리어링 카운트는 카운트/m2로 결정되었고 전압 수준 당 5개의 시험의 평균으로 보고되었다. 각 시험은 수준 당 1 제곱미터로 구성된다. 보쉬(Bosch) 테스트는 지정된 전압 수준에서 발생하는 필름의 파괴 수를 측정할 수 있는 연속적인 전기적 파괴 시험 절차 및 장치이다. 사용된 보쉬(Bosch) 테스트 장치의 구성은 도 9에 나타나 있다. 도 9에서 필름 공급(시험될 필름)이 롤러(1) 상에 감기고; 금속화된 상대 전극 필름이 롤러(2) 상에 감긴다. 도 9는 추가적으로 접지 롤러(3); 접지 롤러(4); 고위 롤러(5); 인장 롤러(6); 및 권취 롤러(7)를 나타낸다. 롤러(3, 4 및 6)는 접지되었다. 시험 롤러(8)의 개략적인 측면도가 도 10에 나타나 있으며, 2개의 전기 절연성 세그먼트(10, 12) 및 전기 절연성 세그먼트(10, 12) 사이의 전기 전도성 세그먼트(14)를 포함한다. 전기 전도성 세그먼트(14)는 길이가 200 mm이다. 시험할 필름을 상대 전극 필름(2) 상의 접지되고 금속화된 층 및 연마된 강철 롤러 사이에 끼웠다. 시험 중인 필름 및 상응하는 접지되고 금속화된 필름(상대 전극)을 롤투롤(roll-to-roll) 공정에서 분 당 10 미터로 장치를 통하여 감았다. 고위 롤러(5)의 전위는 TREK 20/20C 증폭기와 함께 BK 프레시젼 1788B 전원 공급기를 사용하여 제어되었다. 내쇼날 인스트루먼트(National instruments) NI-9223 전압 입력 모듈과 함께 랩뷰(Labview) 소프트웨어 컨트롤 인터페이스를 사용하여, 지정된 전압에서 전압/전류 스파이크를 측정하여 파괴 카운트의 수를 결정하였다. 파괴 카운트의 수 및 위치는 50 V/mm 증분에서 미크론 당 100 내지 500 V로 지정된 전압 수준에 대하여 1제곱미터의 필름에 대하여 기록되었다. 시료는 5회 수행(총 5 제곱미터 테스트)되었고 각 전압 수준에 대하여 제곱미터 당 평균 클리어링 카운트가 보고된다. 시험에 사용된 매개 변수는 다음과 같았다: 200 mm의 시험 필름의 폭/금속 세그먼트 길이; 10 m/min의 필름 선속도; Trek 전원 증폭기 및 BK 프레시젼1788B 전원 공급기(≤20 kV); 내쇼날 인스트루먼트(National instruments) DAQ 모듈(NI-9223, NI-9263); 랩뷰(Labview) 데이터 수집 및 제어; 전압 수준: 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400 V/mm; 필름 길이는 전압 수준 당 5 m 였으며; 각 전압 수준에서 1 m2 시험; 각 전압 수준은 총 5 m2로 5회 반복되었으며; 각 수준에 대하여 보고된 m2 당 평균 클리어링 카운트.
슬립 등급 대 표면 거칠기 및 클리어링 카운트
도 2는 다양한 제형에 대하여 측정된 Ra-I(y 축) 및 슬립 등급(x 축)을 나타내는 그래프이다. Ra-I 증가가 보다 우수한 슬립 등급을 가짐을 나타내는 상관관계가 있다. 도 3은 측정된 Rz-I(y 축) 및 슬립 등급(x 축)을 나타내는 그래프이다. Rz-I 증가가 보다 우수한 슬립 등급을 가진다.
도 4 및 도 5는 PPPBP-BPA 폴리머 제형에서 300 V/μm에서의 클리어링 카운트(y 축), Ra-I(x 축, 도 4) 및 Rz-I(x 축, 도 5) 간의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 4 및 도 5는 모두 가장 높은 클리어링 카운트(사각형)를 가진 세 가지 실시예가 중간 범위에서 Ra-I 및 Rz-I를 가짐을 나타낸다. 이러한 제형은 COC 및 SEBS의 조합을 포함한다. 가교 폴리실세스퀴옥산 입자 및 적은 카운트(5 미만)(삼각형)를 갖는 슬립제를 포함하는 세 가지 제형은 Ra-I 범위의 양쪽 끝 및 Rz-I 범위의 낮은 중간 범위에서 찾을 수 있다.
도 6은 300 V/μm에서의 클리어링 카운트(y 축) 및 슬립 순위(x 축) 간의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6은 보다 높은 슬립 등급이 보다 높은 클리어링 카운트(보다 부족한 전기적 성능)와 상관관계가 있음을 나타낸다. 가장 높은 클리어링 카운트(사각형)를 갖는 세 가지 실시예는 COC 및 SEBS의 조합을 가지며, 각각의 슬립 등급은 10.0 이상이다. 반면, 우수한 슬립 등급(5 내지 10) 및 낮은 카운트(5 미만)(삼각형)를 갖는 세 가지 제형은 각각 가교 폴리실세스퀴옥산 입자 및 슬립제의 조합을 가진다.
실시예 1 내지 43
지시된 경우를 제외하고, 7 μm의 두께로 압출된 필름에 대한 실시예 1 내지 43의 제형 및 결과가 표 2 내지 4에 나타나 있다. 각 성분의 함량은 중량부이다.
각 조성물의 5개 시료에 대한 데이터를 얻었으며, 5개 값의 평균은 CoF, 인열 강도, 거칠기 및 전기적 클리어링 카운트 테스트에 대하여 표시된다.
비교 제형은 슬립제(SEBS, PC-Si 또는 PETS), 조면화제(COC, PMSS-1 또는 PMSS-2)가 없고, 별표(*)로 표시된다.
얻어진 BPA/BPI 고열 코폴리머는 0.35 중량%의 PETS 및 미지의 트리페닐 포스파이트 항산화제를 함유하였다. BPA/BPI를 포함하는 제형에 대하여 표에 나타낸 PETS의 수는 BPA/BPI에 존재하는 함량 및 임의의 추가된 함량의 총계이다. PA/BPI를 포함하는 제형에 대하여 표에 나타낸 AO의 함량은 오직 임의의 추가된 함량이다.
[표 2]
Figure pct00012
실시예 4 및 실시예 8: 필름의 두께는 7 μm였고 다이 라인이 관측되었다.
[표 3]
Figure pct00013
실시예 20 내지 실시예 26: 필름의 두께는 5 μm였다.
실시예 28 및 실시예 29: 필름의 두께는 10 μm였고 다이 라인이 관측되었다.
[표 4]
Figure pct00014
위에서 논의된 바와 같이, 관측 가능한 다이 라인 또는 많은 수의 결함을 갖는 필름은 보다 덜 신뢰할 수 있는 전기적 데이터를 산출하였다. 실시예 4, 8, 28 및 29는 보쉬(Bosch) 테스트에서 클리어링 카운트가 증가하였으며, 부여할 수 있는 원인은 다이 라인이었다. 다이 라인은 다른 측정에 영향을 미치지 아니하는 것으로 여겨졌다.
실시예 20 내지 26은 5 μm 두께였고, 이는 전압 수준이 두께에 대하여 정규화 되었음에도 불구하고 전기적 클리어링 카운트를 약간 더 높게 이동시켰다. 두께 차이는 보다 높은 클리어링 카운트에 기여할 수 있으나 다른 측정에는 영향을 미치지 아니할 것으로 예상된다.
실시예 1 내지 7은 고열 코폴리카보네이트, BPA 호모폴리카보네이트 및 슬립제를 함유하는 7 μm 필름에 대하여, 미립자 가교 폴리메틸실세스퀴옥산의 첨가는 필름의 슬립 순위를 향상시키지만, 전기적 클리어링 카운트를 약간 증가시킴을 나타낸다. 상기 미립자 가교 폴리메틸실세스퀴옥산의 함량을 증가시키면 필름의 슬림 순위가 더 향상되지만, 전기적 클리어링 카운트는 크게 증가한다(실시예 2 대 실시예 3, 및 실시예 6 대 실시예 7).
실시예 27 내지 31에서, 미립자 가교 폴리메틸실세스퀴옥산의 함량은 0.05 중량%(wt%)로 감소되었고, 감소가 훨씬 더 낮은 전기적 클리어링 카운트를 초래할 것으로 예상하였으나; 그 감소는 미미하였다. 또한, 미립자 가교 폴리메틸실세스퀴옥산의 함량을 0.5 중량%로 증가시키면 놀랍게도 전기적 클리어링 카운트의 극적인 증가를 초래하지 아니하였다.
조면화제만 가지며 슬립제가 없는 실시예 33 내지 35는 10 내지 12 범위의 슬립 순위 및 전기적 클리어링 카운트의 약간의 증가를 나타낸다.
실시예 36 내지 43은 비스페놀 A 호모폴리카보네이트가 사용되지 아니한 일부 제형에 대하여, 전기적 클리어링 카운트의 증가와 함께 슬립 순위가 10 내지 12임을 나타낸다.
도 7은 실시예 27(PMSS-1을 함유함) 및 실시예 30(PMSS-2를 함유함)의 μm 당 전압의 함수로서 클리어링 카운트의 누적 수를 나타내는 그래프이다.
PC-Si(o), PMSS-1 및 PETS를 포함하는 실시예 31의 필름으로 제조된 큰 면적 전극에 대한 클리어링의 누적 수 대 클리어링의 μm 당 전압이 도 8에 나타나 있다.
전체적으로, 실시예는 조면화제 및 슬립제의 조합이, 동시에 조면화제 또는 슬립제의 보다 높은 부하와 관련된 보다 높은 클리어링 카운트를 초래하지 않으면서도, 효과적으로 필름을 생산하고 취급하게 하는 것을 나타낸다.
본 개시는 다음의 양태들에 의하여 추가적으로 예시된다.
양태 1: 65.0 내지 99.85 중량%의 고열 코폴리카보네이트; 미립자 가교 실리콘을 포함하는 0.05 내지 0.5 중량%의 제1 조면화제; 0.1 내지 15.0 중량%의 유기 슬립제; 선택적으로 2.0 내지 10.0 중량%의 제2 조면화제; 선택적으로 1.0 내지 50.0 중량%의 비스페놀 A 호모폴리머; 및 선택적으로 0.02 내지 0.06 중량%의 항산화제를 포함하며, 상기 고열 코폴리카보네이트는 1.12 미만, 바람직하게는 0.83 내지 1.12 미만의 총 수소, 산소 및 불소 원자에 대한 탄소 원자의 수 비율을 가지며, 상기 유기 슬립제는 펜타에리스리톨 테트라스테아레이트, 디펜타에리스리톨 헥사스테아레이트, 글리세롤 트리스테아레이트, 고밀도 폴리(에틸렌), 폴리메틸펜텐, 폴리(카보네이트-실록산) 또는 이들의 조합을 포함하며, 각 함량은 조성물의 총 중량을 기준으로 하며 총 중량은 100 중량%인, 조성물. 상기 고열 코폴리카보네이트는 저열 모노머로부터 유도된 저열 비스페놀기로서, 1℃/min 가열 속도로 ASTM E1640-13에 따라 측정되는, 상기 모노머의 상응하는 호모폴리카보네이트가 155℃ 미만의 Tg를 갖는, 저열 비스페놀기; 및 고열 비스페놀 모노머로부터 유도된 고열 비스페놀기로서, 1℃/min 가열 속도로 ASTM E1640-13에 따라 측정되는, 상기 모노머의 상응하는 호모폴리카보네이트가 155℃ 이상의 Tg를 갖는, 고열 비스페놀기를 포함할 수 있다.
양태 2: 양태 1에 있어서, 상기 고열 코폴리카보네이트는 N-페닐페놀프탈레이닐비스페놀-비스페놀 A 코폴리카보네이트, 3,3,5-트리메틸시클로헥사논 비스페놀-비스페놀 A 코폴리카보네이트 또는 이들의 조합인, 조성물.
양태 3: 양태 1 또는 양태 2에 있어서, 상기 고열 코폴리카보네이트 조성물은 볼 전극을 사용하여 ASTM D149에 따라 측정시, 700 V/μm 초과의 파괴 강도를 갖는 필름인, 조성물.
양태 4: 양태 1 내지 양태 3 중 하나의 양태에 있어서, 상기 제1 조면화제는 입자 시료의 주사 전자 현미경에 의하여 측정시 0.5 내지 2.5 μm의 평균 입자 직경을 갖는 미립자 폴리메틸실세스퀴옥산 조면화제를 포함하는, 조성물.
양태 5: 양태 1 내지 양태 4 중 하나의 양태에 있어서, 상기 제2 조면화제가 존재하고 고리형 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer, COC)를 포함하는, 조성물.
양태 6: 양태 1 내지 양태 5 중 하나의 양태에 있어서, 상기 유기 슬립제는 5.0 내지 15.0 중량%의 폴리(카보네이트-실록산)을 포함하는, 조성물.
양태 7: 양태 1 내지 양태 6 중 하나의 양태에 있어서, 상기 유기 슬립제는 0.1 내지 1 중량%의 펜타에리스리톨 테트라스테아레이트 및 3.0 내지 10 중량%의 폴리(카보네이트-실록산)을 포함하는, 조성물.
양태 8: 양태 1 내지 양태 7 중 하나의 양태에 있어서, 상기 비스페놀 A 호모폴리머가 존재하고 바람직하게는 1.0 내지 35.0 중량% 함량으로 존재하는, 조성물.
양태 9: 양태 1 내지 양태 8 중 하나의 양태에 있어서, N-페닐페놀프탈레이닐비스페놀-비스페놀 A 코폴리카보네이트, 3,3,5-트리메틸시클로헥사논 비스페놀-비스페놀 A 코폴리카보네이트 또는 이들의 조합을 포함하는 65.0 내지 99.85 중량%의 고열 코폴리카보네이트; 0.1 내지 1 중량%의 펜타에리스리톨 테트라스테아레이트, 3.0 내지 10 중량%의 폴리(카보네이트-실록산), 및 주사 전자 현미경에 의하여 측정시 0.5 내지 2.5 μm의 평균 입자 직경을 갖는 0.05 내지 0.5 중량%의 미립자 폴리메틸실세스퀴옥산 조면화제를 포함하며; 각 함량은 조성물의 총 중량을 기준으로 하며 총 중량은 100 중량%인, 조성물.
양태 10: 선행하는 양태들 중 하나의 양태에 있어서, 조성물의 총 중량을 기준으로 2.0 내지 10.0 중량% 함량의 제2 조면화제를 추가로 포함하며, 상기 제2 조면화제는 고리형 올레핀 코폴리머인, 조성물.
양태 11: 선행하는 양태들 중 하나의 양태에 있어서, 조성물의 총 중량을 기준으로 1.0 내지 50.0 중량% 함량, 바람직하게는 1.0 내지 35.0 중량% 함량의 비스페놀 A 호모폴리머를 추가로 포함하는, 조성물.
양태 12: 선행하는 양태들 중 하나의 양태에 있어서, 조성물의 총 중량을 기준으로 0.02 내지 0.06 중량% 함량의 항산화제를 추가로 포함하는, 조성물.
양태 13: 양태 1 내지 양태 12 중 하나의 양태의 조성물을 포함하는 압출 필름.
양태 14: 양태 13에 있어서, 1 내지 10 μm, 또는 1 내지 7 μm, 또는 3 내지 7 μm, 또는 3 내지 5 μm 두께를 갖는, 압출 필름.
양태 15: 양태 9 내지 양태 12 중 하나의 양태에 있어서, 상기 필름은 다음 특성들 중 적어도 하나, 바람직하게는 다음 특성들 모두를 갖는, 압출 필름: ASTM E1640-13에 따라 측정되는, 170 내지 250℃의 Tg; 300 V/μm에서 0 내지 10의 보쉬 테스트 클리어링 카운트; 2.5 초과의 유전상수; 및 1.0% 미만의 소산인자.
양태 16: 양태 13 내지 양태 15 중 하나의 양태의 압출 필름; 및 상기 필름과 접촉하는 전기 전도성 금속층을 포함하며, 바람직하게는 상기 전도성 층은 1 제곱미터(square meter) 당 2.0 내지 125.0 Ω의 저항률을 갖는, 커패시터.
양태 17: 양태 13 내지 양태 15 중 하나의 양태의 압출 필름 또는 양태 16의 커패시터를 포함하는 전자 장치.
단수 형태 “a”, “an” 및 “the”는 문맥에서 달리 명시하지 아니하는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. “또는”은 문맥에서 달리 명시하지 아니하는 한 “및/또는”을 의미한다. “이들의 조합”은 개방되어 있으며, 나열되지 아니한 유사하거나 동등한 구성요소 또는 특성과 함께 선택적으로 나열된 구성요소 또는 특성의 적어도 하나를 포함하는 임의의 조합을 의미한다. 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 “제1”, “제2” 등, “1차”, “2차” 등은 임의의 순서, 수량 또는 중요도를 나타내지 아니하며, 단지 다른 요소로부터 한 요소를 구별하는 데 사용된다. 동일한 구성요소 또는 특성에 대한 모든 범위의 끝점은 포괄적이며 독립적으로 결합할 수 있다(예를 들어, “25 중량% 이하, 또는 5 중량% 내지 20 중량%”의 범위는 “5 중량% 내지 25 중량%”의 범위의 끝점 및 모든 중간 값을 포함한다). 보다 넓은 범위에 더하여 보다 좁은 범위 또는 보다 구체적인 군의 개시는, 보다 넓은 범위 또는 보다 큰 군의 포기가 아니다. “조합”은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다.
달리 정의되지 아니하는 한, 본원에서 사용되는 기술적 및 과학적 용어는 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 기술자에 의하여 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 화합물은 표준 명명법을 사용하여 기술된다. 지시된 군으로 치환되지 아니한 임의의 위치는, 지시된 바와 같은 결합 또는 수소원자로 채워진 원자가를 갖는 것으로 이해된다. 두 문자 또는 기호 사이에 있지 아니한 대시(“-”)는 치환기의 부착점을 표시하는 데 사용된다. 예를 들어, -CHO는 카르보닐기의 탄소를 통하여 부착된다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 “히드로카빌” 및 “탄화수소”는 넓게 탄소 및 수소, 선택적으로 1 내지 3개의 헤테로 원자, 예를 들어, 산소, 질소, 할로겐, 규소, 황 또는 이들의 조합을 포함하는 치환기를 지칭하며; “알킬”은 직쇄 또는 분지쇄, 포화 1가 탄화수소기를 의미하며; “알킬렌”은 직쇄 또는 분지쇄, 포화 2가 탄화수소기를 의미하며; “알킬리덴”은 단일한 공통 탄소 원자 상에 두 원자가를 갖는 직쇄 또는 분지쇄, 포화 2가 탄화수소기를 의미하며; “알케닐”은 탄소-탄소 이중 결합에 의하여 결합된 적어도 2개의 탄소를 갖는 직쇄 또는 분지쇄, 1가 탄화수소기를 의미하며; “시클로알킬”은 적어도 3개의 탄소 원자를 갖는 비방향족 1가 단환 또는 다환 탄화수소기를 의미하며; “알케닐”은 적어도 1도의 불포화도를 갖는 적어도 2개의 탄소를 갖는 2가 탄화수소기를 의미하며; “아릴”은 방향족 고리(들)에 탄소만을 포함하는 방향족 1가 기를 의미하며; “아릴렌”은 방향족 고리(들)에 탄소만을 포함하는 방향족 2가 기를 의미하며; “알킬아릴렌”은 상기 정의된 바와 같은 알킬기로 치환된 아릴렌기를 의미하고, 4-메틸페닐렌은 예시적인 알킬아릴렌기이며; “아릴알킬렌”은 상기 정의된 바와 같은 아릴기로 치환된 알킬렌기를 의미하고, 벤질은 예시적인 아릴알킬렌기이며; “아실”은 카르보닐 탄소 브릿지(-C(=O)-)를 통하여 부착된 표시된 수의 탄소 원자를 갖는 상기 정의된 바와 같은 알킬기를 의미하며; “알콕시”는 산소 브릿지(-O-)를 통하여 부착된 표시된 수의 탄소 원자를 갖는 상기 정의된 바와 같은 알킬기를 의미하며; “아릴옥시”는 산소 브릿지(-O-)를 통하여 부착된 표시된 수의 탄소 원자를 갖는 상기 정의된 바와 같은 아릴기를 의미하며; “알킬아릴렌옥시”는 산소 브릿지(-O-)를 통하여 부착된 알킬아릴렌기를 의미하며; “아릴알킬렌옥시”는 산소 브릿지를 통하여 부착된 아릴알킬렌기를 의미하며; “알케닐옥시”는 산소 브릿지를 통하여 부착된 알케닐기를 의미하며; “시클로알콕시”는 산소 브릿지를 통하여 부착된 적어도 3개의 탄소 원자를 갖는 비방향족 1가 단환 또는 다환 탄화수소기를 의미한다. 본원에 사용된 바와 같이, “융합된”은 표시된 기가 C3-8 지환족, C6-13 방향족 또는 C2-12 헤테로 방향족기에 융합됨을 의미한다.
달리 지시하지 아니하는 한, 치환이 화합물의 합성, 안정성 또는 사용에 현저하게 악영향을 미치지 아니하는 한, 상기 각 기는 비치환되거나 치환될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “치환된”은 지정된 원자의 정상 원자가가 초과되지 아니하는 한, 지정된 원자 또는 기 상의 적어도 하나의 수소가 다른 기로 대체됨을 의미한다. 치환기가 옥소(즉, =O)일 경우, 원자 상의 두 개의 수소가 대체된다. 치환이 화합물의 합성 또는 사용에 현저하게 악영향을 미치지 아니하는 한, 치환기의 조합이 허용된다. “치환된” 위치 상에 존재할 수 있는 예시적인 기는, 시아노; 니트로; C2-6 알카노일기와 같은 알카노일, 예컨대 아실; 카복사미도; C1-6 또는 C1-3 알킬, 시클로알킬, 알케닐 및 알키닐(적어도 하나의 불포화 결합 및 2 내지 8개 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 기를 포함함); C1-6 또는 C1-3 알콕시; C6-10 아릴옥시, 예컨대 페녹시; C1-6 알킬티오; C1-6 또는 C1-3 알킬설피닐; C1-6 또는 C1-3 알킬설포닐; 아미노 디(C1-6 또는 C1-3)알킬; 적어도 하나의 방향족 고리를 갖는 C6-12 아릴(예를 들어, 페닐, 비페닐, 나프틸 등, 각 고리는 치환되거나 비치환된 방향족임); 1 내지 3개의 분리 또는 융합된 고리 및 6 내지 18개의 고리 탄소 원자를 갖는C7-19 아릴알킬; 또는 1 내지 3개의 분리 또는 융합된 고리 및 6 내지 18개의 고리 탄소 원자를 갖는 아릴알킬렌옥시(벤질옥시는 예시적인 아릴알킬렌옥시임)를 포함하나, 이에 한정되지 아니한다. 주어진 기에 대하여 표시된 탄소 원자의 수는 임의의 치환기를 포함한다.
인용된 모든 특허, 특허출원 및 기타 참고문헌은 그 전체가 본원에 참고로서 통합되지만, 본 출원의 용어가 통합된 참고문헌의 용어와 모순되거나 충돌하는 경우, 본 출원의 용어가 우선한다.
특정한 양태가 기술되었으나, 현재 예측되지 아니하거나 않을 수 있는 대안, 수정, 변형, 개선 및 실질적인 등가물이 출원인 또는 통상의 기술자에게 발생할 수 있다. 따라서, 출원되고 수정될 수 있는 첨부된 청구범위는 그러한 모든 대안, 수정, 변형, 개선 및 실질적인 등가물을 포함하도록 의도된다.

Claims (15)

  1. 65.0 내지 99.85 중량%의 고열 코폴리카보네이트; 0.1 내지 15.0 중량%의 유기 슬립제; 및 미립자 가교 실리콘을 포함하는 0.05 내지 0.5 중량%의 조면화제를 포함하며,
    상기 고열 코폴리카보네이트는, 저열 모노머로부터 유도된 저열 비스페놀기로서, 상기 모노머의 상응하는 호모폴리카보네이트가 1℃/min 가열 속도로 ASTM E1640-13에 따라 측정되는 155℃ 미만의 Tg를 갖는, 저열 비스페놀기; 및 고열 비스페놀 모노머로부터 유도된 고열 비스페놀기로서, 상기 모노머의 상응하는 호모폴리카보네이트가 1℃/min 가열 속도로 ASTM E1640-13에 따라 측정되는 155℃ 이상의 Tg를 갖는, 고열 비스페놀기를 포함하며,
    상기 고열 코폴리카보네이트는 1.12 미만, 바람직하게는 0.83 내지 1.12 미만의 총 수소, 산소 및 불소 원자에 대한 탄소 원자의 수 비율을 추가로 가지며,
    상기 유기 슬립제는 펜타에리스리톨 테트라스테아레이트, 디펜타에리스리톨 헥사스테아레이트, 글리세롤 트리스테아레이트, 고밀도 폴리(에틸렌), 폴리메틸펜텐, 폴리(카보네이트-실록산) 또는 이들의 조합을 포함하며,
    각 함량은 조성물의 총 중량을 기준으로 하며 총 중량은 100 중량%인, 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조면화제는 주사 전자 현미경에 의하여 측정시 0.5 내지 2.5 μm의 평균 입자 직경을 갖는 폴리메틸실세스퀴옥산을 포함하는, 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고열 코폴리카보네이트는 1℃/min 가열 속도로 ASTM E1640-13에 따라 측정되는, 170 내지 250℃ 또는 175 내지 240℃ 또는 180 내지 240℃, 또는 190 내지 240℃의 유리 전이 온도를 갖는, 조성물.
  4. 선행하는 청구항들 중 한 항에 있어서,
    상기 고열 코폴리카보네이트는 N-페닐페놀프탈레이닐비스페놀-비스페놀 A 코폴리카보네이트, 3,3,5-트리메틸시클로헥사논 비스페놀-비스페놀 A 코폴리카보네이트 또는 이들의 조합인, 조성물.
  5. 선행하는 청구항들 중 한 항에 있어서,
    상기 유기 슬립제는
    0.1 내지 1 중량%의 펜타에리스리톨 테트라스테아레이트, 및
    3.0 내지 10 중량%의 폴리(카보네이트-실록산)을 포함하는, 조성물.
  6. 선행하는 청구항들 중 한 항에 있어서,
    N-페닐페놀프탈레이닐비스페놀-비스페놀 A 코폴리카보네이트, 3,3,5-트리메틸시클로헥사논 비스페놀-비스페놀 A 코폴리카보네이트 또는 이들의 조합을 포함하는 65.0 내지 99.85 중량%의 고열 코폴리카보네이트;
    0.1 내지 1 중량%의 펜타에리스리톨 테트라스테아레이트;
    3.0 내지 10 중량%의 폴리(카보네이트-실록산); 및
    주사 전자 현미경에 의하여 측정시 0.5 내지 2.5 μm의 평균 입자 직경을 갖는 0.05 내지 0.5 중량%의 미립자 폴리메틸실세스퀴옥산 조면화제를 포함하며,
    각 함량은 조성물의 총 중량을 기준으로 하며 총 중량은 100 중량%인, 조성물.
  7. 선행하는 청구항들 중 한 항에 있어서,
    조성물의 총 중량을 기준으로 2.0 내지 10.0 중량% 함량의 제2 조면화제를 추가로 포함하며, 상기 제2 조면화제는 고리형 올레핀 코폴리머인, 조성물.
  8. 선행하는 청구항들 중 한 항에 있어서,
    조성물의 총 중량을 기준으로 1.0 내지 50.0 중량% 함량, 바람직하게는 1.0 내지 35.0 중량% 함량의 비스페놀 A 호모폴리머를 추가로 포함하는, 조성물.
  9. 선행하는 청구항들 중 한 항에 있어서,
    조성물의 총 중량을 기준으로 0.02 내지 0.06 중량% 함량의 항산화제를 추가로 포함하는, 조성물.
  10. 선행하는 청구항들 중 한 항의 조성물을 포함하는 압출 필름.
  11. 제10항에 있어서,
    1 내지 10 μm, 또는 1 내지 7 μm, 또는 3 내지 7 μm, 또는 3 내지 5 μm 두께를 갖는, 압출 필름.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    볼 전극을 사용하여 ASTM D149에 따라 측정시, 700 V/μm 초과의 파괴 강도를 갖는, 압출 필름.
  13. 제10항 내지 제12항 중 한 항에 있어서,
    상기 필름은 다음 특성들 중 적어도 하나, 바람직하게는 다음 특성들 모두를 갖는, 압출 필름:
    ASTM E1640-13에 따라 측정되는, 170 내지 250℃의 유리 전이 온도;
    300 V/μm에서 0 내지 10의 보쉬 테스트 클리어링 카운트;
    2.5 초과의 유전상수; 및
    1.0% 미만의 소산인자.
  14. 제10항 내지 제13항 중 한 항의 압출 필름; 및
    상기 필름과 접촉하는 전기 전도성 금속층을 포함하며, 바람직하게는 상기 전도성 층은 스퀘어 당 2.0 내지 125.0 Ω의 저항률을 갖는, 커패시터.
  15. 제14항의 커패시터를 포함하는 전자 장치.
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