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雙軸取向聚丙烯膜及其制造方法_3

文檔序號:9915704閱讀:來源:國知局
幅機而進行橫向拉伸。在這里,相對于縱向拉伸的 工序出口的膜輸送速度,使橫向拉伸的工序入口的膜輸送速度為99.9 %~97.0 %,這從兼 顧本發明的雙軸取向聚丙烯膜的膜寬度方向的伸長率為5 %時的應力(TD-F5值)超過 IOOMPa,且在120 °C加熱處理15分鐘所測得的膜長度方向的熱收縮率為2 %以下的觀點來看 是優選的。
[0045] 通過使橫向拉伸的工序入口的膜輸送速度相對于縱向拉伸的工序出口的膜輸送 速度為上述范圍內,能夠釋放長度方向的應變,通過在橫向拉伸工序中在寬度方向秩序良 好地進行結晶取向,能夠緩和雙軸取向聚丙烯膜的長度方向的熱收縮率、提高寬度方向的 剛性。如果相對于縱向拉伸的工序出口的膜輸送速度,使橫向拉伸的工序入口的膜輸送速 度比97.0%低,則有時導致在上述區間膜松弛、或者雙軸取向聚丙烯膜的長度方向的剛性 下降、面內剛性下降,從而成為耐電壓性差的膜。另一方面,如果相對于縱向拉伸的工序出 口的膜輸送速度,使橫向拉伸的工序入口的膜輸送速度超過99.9 %,則有時在上述區間膜 斷裂、或者寬度方向的剛性變得不充分,從而成為耐電壓性差的膜。從這樣的觀點出發,優 選相對于縱向拉伸的工序出口的速度,使橫向拉伸的工序入口的膜輸送速度為99.7%~ 97.5%,更優選為99.5%~98.0%的范圍。
[0046] 接著,用夾子夾住膜端部使橫向拉伸在140~165°C的溫度下沿寬度方向拉伸到7 ~13倍,接著,保持用夾子緊緊夾住寬度方向的狀態對寬度方向給予2~20 %的松弛,同時 在140~165 °C的溫度進行熱固定,然后在100~150 °C經過冷卻工序,導向拉幅機的外側,放 開膜端部的夾子,利用卷繞工序將膜空白(margin)部縱切,卷取膜產品輥。在這里,在卷取 膜之前,為了使實施蒸鍍那面蒸鍍金屬的粘接性良好,優選在空氣中、氮氣中、二氧化碳中 或者這些的混合氣體中進行電暈放電處理。
[0047] 進而,從兼顧本發明的雙軸取向聚丙烯膜的膜寬度方向的伸長率為5%時的應力 (TD-F5值)超過lOOMPa,且在120°C加熱處理15分鐘所測得的膜長度方向的熱收縮率為2% 以下的觀點出發,優選進行退火處理。
[0048] 接著,說明前述記載的雙軸取向聚丙烯膜的制造方法,該方法是對雙軸取向聚丙 烯膜進行退火處理而進行制造的方法,其特征在于,該退火處理是在前述記載的松弛處理 之后,在超過50°C且為100°C以下的氣氛下處理3~100小時。
[0049]已知一般聚丙烯膜在20~50°C進行退火處理,但從提高雙軸取向聚丙烯膜的高剛 性化和尺寸穩定性的觀點出發,在本發明中優選在超過50°C且為100°C以下的溫度范圍內 進行。該退火處理優選在前述寬度方向的松弛處理之后進行,例如,可以以將膜剪裁到所期 望尺寸的單片膜為對象以單片的狀態進行,也可以將卷繞到芯材的產品輥作為對象以輥狀 態進行。如果超過l〇〇°C,則有時引起剛性下降,另外在產品輥中有時膜熱變形引起卷緊、折 皺,膜彼此產生粘連等。另一方面,通過l〇〇°C以下的退火,基于非晶弛豫的低熱收縮率化與 基于結晶化進行的高剛性化高效率地進行。從上述觀點來看,退火處理溫度優選為60~90 °C,進一步優選為70~85°C。另外,對于時間,優選在上述氣氛下處理3~100小時,更優選為 6~75小時,進一步優選為8~50小時。在處理時間小于3小時的情況下,有時耐電壓性會變 差,另一方面,在超過100小時的處理的情況下,由于過度弛豫引起剛性下降,有時耐電壓性 差,或者在產品輥中由膜熱變形引起卷緊、折皺,膜彼此產生粘連等。
[0050] 在本發明中,上述退火處理優選在膜表面設置蒸鍍膜而形成金屬膜疊層膜之前進 行。這是因為,設置蒸鍍膜時能夠抑制折皺的產生、另外能夠有效地提高耐電壓。
[0051] 在本發明中,在上述雙軸取向聚丙烯膜表面設置金屬膜而形成金屬膜疊層膜的方 法不特別限定,但是優選使用例如,在聚丙烯膜的至少一面蒸鍍鋁等而設置成為膜電容器 的內部電極的鋁蒸鍍膜等金屬膜的方法。此時,可以與鋁同時或者依次蒸鍍例如,鎳、銅、 金、銀、鉻以及鋅等其他金屬成分。另外,也可以在蒸鍍膜上利用油等設置保護層。
[0052] 在本發明中,可以根據需要,在形成金屬膜之后,在特定的溫度下對金屬膜疊層膜 進行退火處理、或者進行熱處理。另外,為了絕緣或其他目的,也可以在金屬膜疊層膜的至 少一面實施聚苯醚等涂層。
[0053] 如此獲得的金屬膜疊層膜,可以通過各種方法疊層或卷繞而獲得膜電容器。示例 出卷繞型膜電容器的優選的制造方法如下。
[0054] 在減壓狀態下對聚丙烯膜的一面蒸鍍鋁。此時,蒸鍍為在膜長度方向延伸的具有 空白部的條紋狀。接著,將刀片插入表面的各蒸鍍部的中央和各空白部的中央進行縱切,制 成表面一方具有空白的、帶狀的卷繞軸。取左邊或右邊具有空白的帶狀的卷繞軸即左空白 卷繞軸和右空白卷繞軸各1根,以在寬度方向上蒸鍍部分比空白部露出的方式將2片重合、 卷繞,從而獲得卷繞體。
[0055] 在兩面進行蒸鍍的情況下,一面蒸鍍為在膜長度方向延伸的具有空白部的條紋 狀,對于另一面,以長度方向的空白部位于里面側蒸鍍部的中央的方式蒸鍍為條紋狀。接 著,在表里各自的空白部中央插入刀片進行縱切,制作在兩面都在各自一側具有空白(例 如,如果表面右側具有空白,則里面左側具有空白)的帶狀的卷繞軸。將所得的卷軸與未蒸 鍍的合并膜各1片,以在寬度方向上金屬化膜比合并膜露出的方式將2片重合、卷繞,從而獲 得卷繞體。
[0056] 從如上制成的卷繞體拔出芯材進行加壓,在兩端面熔射噴鍍金屬,形成外部電極, 對噴鍍金屬熔接引線,從而能夠獲得卷繞型膜電容器。膜電容器的用途涉及鐵道車輛用、汽 車(混合動力汽車、電車)用、太陽能發電?風力發電用以及一般家電用等多領域,本發明的 膜電容器也能夠適用于這些用途。
[0057]本發明中的特性值的測定方法以及效果的評價方法如下。
[0058] (1)膜厚度
[0059] 利用接觸式的膜厚計3社制歹彳卜7テック VL_50A(10.5πιπιΦ超硬球面測定 子,測定荷重0.06Ν)測定任選位置合計10處,將其平均值作為雙軸取向聚丙烯膜的厚度。
[0060] (2)長度方向和寬度方向的伸長率為5%時的應力(MD-F5值和TD-F5值)
[0061] 將雙軸取向聚丙烯膜,對于其長度方向和寬度方向分別切成試驗方向長度150mm X寬度IOmm的矩形作為樣品。使用拉伸試驗機(才1)工^テック制于^シ口 ^AMF/RTA-100 ), 將初期卡盤間距離設為50mm,拉伸速度設為300mm/分鐘進行膜的拉伸試驗。當樣品伸長率 為5 %時,讀取施加到膜的荷重,算出該荷重除以試驗前試樣的截面積(膜厚度X寬度 (IOmm))所得的值作為伸長率為5%時的應力,每個樣品進行5次測定,用其平均值進行評 價。
[0062]另外,MD-F5值和TD-F5值的計算所使用的膜的厚度如下進行測定。關于切成長度 150mmX寬度IOmm的矩形的樣品在初期卡盤間距離50mm中任意的5個位置,利用接觸式的膜 厚計S V卜3社制歹彳卜7 VL-50A(10.5mm Φ超硬球面測定子,測定荷重0.0 6N)進行測 定,使用其平均值。
[0063] (3)長度方向和寬度方向在120°C加熱處理15分鐘的熱收縮率
[0064] 對于膜的長度方向和寬度方向,分別切出5個寬度10mm、長度200mm(測定方向)的 試樣,在距兩端25mm的位置做標記將試驗長度設為150mm(l〇)。接著,將試驗片夾在紙中,以 零荷重的狀態在保溫于120°C的烘箱內加熱15分鐘后取出,冷卻至室溫,然后測定尺寸(I 1) 利用下述式計算,將5個的平均值作為熱收縮率。
[0065] 熱收縮率={(lo-ld/lo} X 100( % )
[0066] (4)膜絕緣擊穿電壓(V/μπι)
[0067] 依照JIS C2 3 3 0 (2010) 6.2. b法(平板電極法),求出平均值,除以所測定的樣品的 膜厚度(Ml),用V/μL?標記。
[0068] (5)蒸鍍電容器特性的評價(在10 5 °C的耐電壓、可靠性)
[0069]對由后述各實施例和比較例獲得的膜,利用ULVAC制真空蒸鍍機,將鋁以膜電阻為 8 Ω/□實施具有在與長度方向垂直的方向設置了空白部的所謂T型空白模式的蒸鍍模式, 獲得寬度50mm的蒸鍍卷軸。
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