ES2961303T3 - Película de polipropileno, película dispuesta en capas de membrana metálica que usa la misma y condensador de película - Google Patents

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Masatoshi Ohkura
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Abstract

La presente invención aborda el problema de proporcionar: una película de polipropileno que tenga una excelente confiabilidad de uso a largo plazo en un ambiente de alta temperatura cuando se usa en un capacitor de alto voltaje, que sea adecuada para tal uso de capacitor y exhiba una estabilidad estructural superior contra el calor; y una película en capas de membrana metálica y un condensador de película que utiliza dicha película de polipropileno. Mientras tanto, el propósito de la presente invención es obtener una película de polipropileno que satisfaga la siguiente relación entre la suma (E'135 (MD+TD)) de los módulos elásticos de almacenamiento de la película en la dirección longitudinal y la dirección transversal según se determina. mediante medición de viscoelástico sólido a 135 °C, y la suma (E'125 (MD+TD)) de dichos módulos elásticos de almacenamiento determinados mediante medición de viscoelástico sólido a 125 °C: E'135 (MD+TD)/E'125 (DM+TD)>0,7. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Película de polipropileno, película dispuesta en capas de membrana metálica que usa la misma y condensador de película
Campo técnico
La presente invención se refiere a una película de polipropileno que se usa de manera particularmente adecuada en una aplicación de condensador.
Antecedentes de la técnica
Las películas de polipropileno tienen una excelente transparencia, propiedades mecánicas, propiedades eléctricas y similares, y se usan en diversas aplicaciones, tales como aplicaciones de envasado, aplicaciones de cinta adhesiva y aplicaciones eléctricas que incluyen envolturas de cables y condensadores.
En aplicaciones de condensador de entre las anteriores, se usan de manera particularmente preferible películas de polipropileno en condensadores de alta tensión independientemente de corriente continua o corriente alterna, debido a su excelente resistencia a la tensión y características de baja pérdida.
En los últimos años, diversos aparatos eléctricos se basan cada vez más en inversores y, con una tendencia de este tipo, la demanda de una reducción del tamaño y un aumento de la capacitancia de los condensadores está aumentando más que nunca. En tales campos, particularmente debido a la demanda de las aplicaciones automotrices (incluyendo las aplicaciones de automóviles híbridos), así como las aplicaciones de generación de energía solar y generación de energía eólica, ahora se ha vuelto esencial que las películas de polipropileno logren una reducción en el grosor de la película y una mejora en la tensión disruptiva, así como una excelente fiabilidad que permite mantener las características de la película cuando se usa durante un largo periodo de tiempo en un entorno a alta temperatura.
Se considera que las películas de polipropileno tienen una mayor resistencia al calor y tensión disruptiva, entre las películas a base de poliolefinas. Cuando se usan en los campos mencionados anteriormente, por otro lado, es importante que se proporcione una excelente estabilidad dimensional a una temperatura de entorno de funcionamiento y un rendimiento eléctrico estable, tal como resistencia eléctrica, en un intervalo de temperatura de 10 a 20 °C mayor que la temperatura de entorno de funcionamiento. Desde el punto de vista de la resistencia al calor, se dice que la temperatura de entorno de funcionamiento será mayor en el futuro, suponiendo el uso en una aplicación de semiconductor de potencia usando un carburo de silicio (SiC). Debido a la demanda de condensadores que tengan una mayor resistencia al calor y una mayor resistencia a la tensión, es necesaria una mejora en la tensión disruptiva de la película en un entorno a alta temperatura de más de 110 °C. Sin embargo, tal como se describe en el documento no de patente 1, el límite superior de la temperatura de funcionamiento de una película de polipropileno se dice que es de aproximadamente 110 °C, y ha sido extremadamente difícil mantener de manera estable la tensión disruptiva en un entorno a una temperatura de este tipo.
Hasta ahora, se han propuesto las siguientes técnicas, como medio para obtener un excelente rendimiento en un entorno a alta temperatura cuando se conforma una película de polipropileno para dar una película delgada y se usa como condensador. Por ejemplo, se ha propuesto una película en la que el cambio en el módulo de almacenamiento a 125 °C en relación con el módulo de almacenamiento a temperatura ambiente se controla para que disminuya, logrando de ese modo una mejora en la tensión disruptiva (por ejemplo, documento de patente 1). También se propone el uso de un homopolímero de propileno en el que puede controlarse el cambio en el módulo de almacenamiento a 120 °C en relación con el módulo de almacenamiento a temperatura ambiente, que tiene rigidez, resistencia al calor y transparencia mejoradas, y que es adecuado para su uso como película de polipropileno estirada biaxialmente (por ejemplo, documento de patente 5). Además, es importante aumentar el módulo de elasticidad de una película, para aumentar la tensión disruptiva en un entorno a alta temperatura, y se han propuesto las siguientes películas con el fin de aumentar el módulo de tracción a temperatura ambiente. Por ejemplo, se han propuesto: una película en la que se usa una materia prima de resina de polipropileno que tiene una baja cristalinidad, pero en la que la razón de estiramiento de área se aumenta mediante estiramiento biaxial simultáneo (por ejemplo, documento de patente 2); una película en la que el punto de transición de movilidad de los microcristales se controla mezclando una resina de polipropileno isotáctico que tiene un bajo grado de estereorregularidad con una resina de polipropileno como componente constituyente principal (por ejemplo, documento de patente 3); y una película en la que se usa una resina de polipropileno que tiene una cristalinidad aumentada, y que se somete a un estiramiento biaxial secuencial, seguido de un nuevo estiramiento longitudinal, para mejorar la resistencia en la dirección de la máquina (por ejemplo, documento de patente 4). Además, se ha propuesto una película en la que una resina de petróleo se mezcla durante la formación de la película, de modo que la razón de estiramiento en la dirección de la máquina se controla para aumentar debido a un efecto plastificante, con el fin de aumentar el módulo de elasticidad no sólo a temperatura ambiente, sino también a alta temperatura (por ejemplo, documentos de patente 6 y 7). Sin embargo, en todas las películas de polipropileno dadas a conocer en los documentos de patente 1 a 7, una mejora en la tensión disruptiva en un entorno a alta temperatura de más de 110 °C es insuficiente. Además, no puede decirse que estas películas proporcionen una fiabilidad suficiente, cuando se conforman para dar condensadores y se usan en un entorno a alta temperatura durante un periodo de tiempo prolongado. El documento de patente 8 da a conocer una película de polipropileno que presenta una alta tensión disruptiva incluso en un entorno a alta temperatura y puede presentar resistencia a la tensión y fiabilidad incluso en un entorno a alta temperatura cuando se usa como condensador, y una película laminada con capa metálica y un condensador de película que usa la película de polipropileno. Para que la película de polipropileno logre el objeto, al menos una superficie de la película tiene un módulo de elasticidad de 2,6 GPa o más, medido mediante medición de nanoindentación, y la suma de tasas de termocontracción en las direcciones longitudinal y de anchura de la película es del 5 % o menos en un tratamiento térmico a 130 °C durante 10 minutos.
El documento de patente 9 enseña una película de polipropileno que tiene un grosor de película de al menos 0,5 pm y menos de 10 pm, en la que JIS-Rz de al menos una dirección, medido mediante análisis de sección transversal en medición de la forma superficial sin contacto tridimensional (VertSCAN), es de 40-450 nm; Ra es de 5-30 nm; y Rt es de 50-500 nm. Además, se proporciona una película de polipropileno que presenta alta tensión disruptiva dieléctrica incluso en entornos a alta temperatura, mediante lo cual pueden conseguirse resistencia a la tensión y fiabilidad en un condensador incluso en entornos a alta temperatura.
El documento de patente 10 se refiere a una película de polipropileno orientada biaxialmente que tiene excelentes características de tensión soportada a temperatura ambiente y alta temperatura, a una película laminada con película metálica y a un condensador de película. La película de polipropileno orientada biaxialmente incluye una resina de polipropileno como componente principal, en la que un primer pico de fusión Tm1 que existe en el lado de temperatura más alta en una primera curva de elevación de temperatura obtenida midiendo los picos de fusión usando DSC es de 176 °C a 180 °C. El documento de patente 11 se refiere a una película de polipropileno orientada biaxialmente, que tiene un esfuerzo en la dirección longitudinal de la película en el alargamiento del 5 % (valor TD-F5) de más de 100 MPa, mientras que tiene una termocontracción del 2 % 0 menos en la dirección longitudinal de la película si se calienta a 120 °C durante 15 minutos. Se proporciona una película de polipropileno orientada biaxialmente que puede presentar excelentes propiedades de tensión soportada y fiabilidad a altas temperaturas incluso si se usa en condensadores para alta tensión, mientras que se logra un buen equilibrio entre la mejora de rigidez y la estabilidad dimensional adecuado para su uso en condensadores.
El documento de patente 12 da a conocer una película de polipropileno orientada biaxialmente que tiene proyecciones sobre ambas superficies de la película, en la que la altura de la proyección más habitual (PhZ) entre las proyecciones sobre cada superficie es de no menos de 100 nm y menos de 400 nm sobre ambas superficies, y el número de proyecciones por 0,1 mm2 (Pc) sobre cada superficie es de no menos de 150 y menos de 500 sobre ambas superficies. Por consiguiente, se proporciona una película de polipropileno orientada biaxialmente que se procesa fácilmente para dar un elemento y que, cuando se procesa para dar un condensador, proporciona un condensador que tiene altas características de tensión soportada y excelentes características de ruido.
El documento de patente 13 se refiere a una película porosa laminada que tiene una buena permeabilidad al aire, que es excelente en cuanto a resistencia mecánica y resistencia al calor, y puede usarse de manera adecuada como separador para un dispositivo de almacenamiento de electricidad. La película porosa laminada tiene una capa que contiene partículas inorgánicas sobre al menos un lado de una película porosa de poliolefina. Cuando un valor de módulo de elasticidad de almacenamiento a 25 °C en la dirección longitudinal de la película, tal como se determina mediante medición de viscoelasticidad dinámica, se representa como E'C, un valor a 130 °C se representa como E'C y un valor a 150 °C se representa como E'C, la película porosa laminada tiene un E'C de 1 GPa o más, un valor de E'C/E'C de 10 o menos y un valor de E'C/E'C de 20 o más. Cuando una termocontracción a 150 °C, tal como se determina en la dirección de la anchura de la película, se representa como HC, la película porosa laminada tiene una HC del 5 % o menos.
Lista de referencias
Bibliografía de patentes
Documento de patente 1: WO 2015/146894A1
Documento de patente 2: JP 2013-177645 A
Documento de patente 3: JP 2010-280795 A
Documento de patente 4: JP H10-156940 A
Documento de patente 5: JP H8-73529 A
Documento de patente 6: JP 2003-191324 A
Documento de patente 7: JP 2003-105102 A
Documento de patente 8: EP 3677620 A1
Documento de patente 9: EP 3604403 A1
Documento de patente 10: EP 3363616 A1
Documento de patente 11: EP 3069850 A1
Documento de patente 12: EP 2590191 A1
Documento de patente 13: JP 2014-205344 A
Documento no de patente
Documento no de patente 1: Motonobu Kawai, “Expansion of Film Capacitor Applications; From Cars to Renewable Energy”, Nikkei Electronics, Nikkei Business Publications, 17 de septiembre de 2012, págs. 57 a 62Sumario de la invención
Problema técnico
Por tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar una película de polipropileno que tenga una excelente fiabilidad de funcionamiento a largo plazo en un entorno a alta temperatura, que sea adecuada para su uso en condensadores y similares que van a usarse en condiciones de alta temperatura y alta tensión, y que tenga una excelente estabilidad estructural frente al calor. Otro objeto de la presente invención es proporcionar una película laminada con película metálica y un condensador de película que usa la misma.
Solución al problema
Como resultado de estudios intensivos para resolver los problemas mencionados anteriormente, los presentes inventores han pensado que las películas de polipropileno dadas a conocer en los documentos de patente 1 a 7 descritos anteriormente tienen una tensión disruptiva insuficiente en un entorno a alta temperatura y una fiabilidad de funcionamiento a largo plazo insuficiente en un entorno a alta temperatura cuando se conforma para dar un condensador, debido a los siguientes motivos.
Es decir, en el caso de la película de polipropileno dada a conocer en el documento de patente 1, aunque puede decirse que la película tiene una resistencia a la tensión y fiabilidad suficientes como condensador en un entorno a 105 °C, el tratamiento térmico en el procedimiento de formación de la película no es necesariamente suficiente, suponiendo el uso en un entorno a una temperatura aún mayor. Además, es difícil aumentar el grado de cristalinidad debido a una gran cantidad de componente soluble en xileno frío (CXS) contenido en la materia prima. Además, cuando se midió el módulo de almacenamiento a alta temperatura, suponiendo el uso a alta temperatura, se confirmó la presencia de dependencia de la temperatura, que es un fenómeno en el que una temperatura mayor da como resultado un módulo de almacenamiento menor. Se pensaba que este era el motivo para los problemas anteriores. En el caso de la película de polipropileno dada a conocer en el documento de patente 5, que es una película adecuada para una aplicación de envasado flexible, se usa una materia prima que tiene una baja estereorregularidad, y la razón de estiramiento en la dirección transversal y la razón de estiramiento de área son bajas. Esto dio como resultado una estabilidad estructural insuficiente en un intervalo de temperatura alta, que se pensaba que era el motivo para los problemas anteriores. En el caso de la película de polipropileno dada a conocer en el documento de patente 3, se usa una materia prima que tiene una baja estereorregularidad, la razón de estiramiento en la dirección transversal y la razón de estiramiento de área son bajas, y no se realizó ningún tratamiento térmico después del estiramiento transversal. Esto dio como resultado una disminución en el módulo de almacenamiento a alta temperatura, que se pensaba que era el motivo para los problemas anteriores. En el caso de las películas de polipropileno dadas a conocer en cada uno de los documentos de patente 4, 6 y 7, aunque se usa una resina de polipropileno que tiene una alta estereorregularidad, el grado de cristalinidad total es bajo debido a un contenido alto de componente soluble en xileno frío (CXS); la temperatura de precalentamiento antes del estiramiento transversal es baja; y no se realizó ningún tratamiento de enfriamiento lento a una temperatura de tratamiento térmico después del estiramiento transversal. Esto dio como resultado una estabilización insuficiente de la estructura de orientación de cadena molecular, conduciendo a una disminución en el módulo de almacenamiento a alta temperatura, que se pensaba que era el motivo para los problemas anteriores.
Los presentes inventores han realizado investigaciones adicionales, basándose en los exámenes anteriores, y han hallado que los problemas mencionados anteriormente pueden resolverse mediante una película de polipropileno en la que la dependencia de la temperatura de los módulos de almacenamiento a 125 °C y 135 °C es igual a o mayor que un determinado valor. Por consiguiente, la esencia de la presente invención es una película de polipropileno en la que la relación entre la suma (E' 135 (MD TD)) de los módulos de almacenamiento en la dirección de la máquina y la dirección transversal de la película, tal como se determinan mediante medición de viscoelasticidad en sólidos a 135 °C, y la suma (E' 125 (MD TD)) de los módulos de almacenamiento, tal como se determinan mediante medición de viscoelasticidad en sólidos a 125 °C, satisface la siguiente fórmula:
E' 135 (MD TD)/E' 125 (MD TD) > 0,7.
Efectos ventajosos de la invención
La presente invención proporciona una película de polipropileno que tiene una excelente fiabilidad de funcionamiento a largo plazo en un entorno a alta temperatura, que es adecuada para su uso en condensadores y similares que van a usarse en condiciones de alta temperatura y alta tensión, y que tiene una excelente estabilidad estructural frente al calor. Además, la presente invención proporciona una película laminada con película metálica y un condensador de película que usa la misma.
Descripción de las realizaciones
En la presente memoria descriptiva, la película de polipropileno también se denomina simplemente a continuación en el presente documento “película”. Cabe señalar que la película de polipropileno según la presente invención no es una película microporosa y, por tanto, no tiene un gran número de poros.
En la película de polipropileno según la presente invención, es necesario que la relación entre la suma (E' 135 (MD TD)) de los módulos de almacenamiento en la dirección de la máquina y la dirección transversal de la película, tal como se determinan mediante medición de viscoelasticidad en sólidos a 135 °C, y la suma (E' 125 (MD TD)) de los módulos de almacenamiento, tal como se determinan mediante medición de viscoelasticidad en sólidos a 125 °C, satisface la siguiente fórmula:
E' 135 (MD TD)/E' 125 (MD TD) > 0,7.
El valor de E' 135 (MD TD)/E' 125 (MD TD) es preferiblemente de 0,73 o más, más preferiblemente 0,76 o más, y lo más preferiblemente 0,78 o más. Una película que tiene un valor mayor de la fórmula anterior muestra una mayor tensión disruptiva a alta temperatura, y proporciona una mejor fiabilidad a largo plazo en un entorno a alta temperatura cuando se conforma para dar un condensador.
Los presentes inventores han hallado, como resultado de estudios intensivos, que existe una alta correlación entre la dependencia de la temperatura E' 135 (MD TD)/E' 125 (MD TD) de los módulos de almacenamiento en la dirección de la máquina y la dirección transversal de la película y la fiabilidad a largo plazo a alta temperatura del condensador resultante. Como resultado, los presentes inventores han descubierto que es importante controlar de tal modo que la dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento se reduzca en el intervalo de temperatura mayor que la temperatura de entorno de funcionamiento, particularmente en la fiabilidad a largo plazo del condensador. El hecho de que la razón de los módulos de almacenamiento a 135 °C y 125 °C satisface la relación mencionada anteriormente significa que la dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento a alta temperatura es baja y, en particular, que el movimiento y la relajación de las cadenas moleculares en la película se reducen en un entorno a alta temperatura y, por tanto, la película tiene una estructura que es extremadamente estable frente al calor. Los inventores han descubierto adicionalmente que, para que la película de polipropileno según la presente invención satisfaga la relación de la fórmula descrita anteriormente, es eficaz aumentar la razón de estiramiento de área, particularmente, aumentar la razón de estiramiento en la dirección transversal, en el procedimiento de estiramiento durante la formación de la película. Por otro lado, se ha hallado que la termocontracción tiende a aumentar, debido a la deformación provocada por el estiramiento. Por tanto, se ha hallado que la película de polipropileno según la presente invención puede obtenerse más fácilmente, tal como se describirá más adelante: usando una materia prima de polipropileno que tiene una fracción alta de meso pentada y un contenido de componente soluble en xileno frío (CXS) de menos del 1,5 % en masa; ajustando la razón de estiramiento de área en estiramiento biaxial a 60 veces o más; ajustando la temperatura de precalentamiento inmediatamente antes del estiramiento biaxial en la dirección transversal después del estiramiento uniaxial en la dirección de la máquina a de 5 °C a 15 °C mayor que la temperatura de estiramiento en la dirección transversal; y sometiendo la película a un tratamiento de endurecimiento por calor de múltiples etapas y un tratamiento de relajación, según sea apropiado, de la siguiente manera. Específicamente, en el procedimiento de tratamiento de endurecimiento por calor y tratamiento de relajación después del estiramiento biaxial, la película se somete en primer lugar a un tratamiento de relajación mientras que se lleva a cabo un tratamiento térmico (primera etapa) a una temperatura menor que la temperatura de estiramiento en la dirección transversal. Posteriormente, la película se somete a un tratamiento térmico (segunda etapa) a una temperatura menor que la temperatura de tratamiento térmico en la primera etapa y de 135 °C o mayor, mientras que se mantiene la tensión en la dirección transversal de la película, y luego a un tratamiento térmico (tercera etapa) a una temperatura de 80 °C o mayor y menor que la temperatura de tratamiento térmico en la segunda etapa. Por otro lado, en los casos donde el valor de E' 135 (MD TD)/E' 125 (MD TD) es de 0,7 o menos, y cuando la película se usa como condensador en un entorno a alta temperatura donde se aplica una tensión alta, particularmente cuando se coloca en un estado de alta temperatura durante un periodo prolongado de tiempo, se realiza la relajación de las cadenas moleculares en la película para provocar una disminución en la resistencia a la tensión, una disminución en la capacitancia del condensador, la aparición de destrucción por cortocircuito y/o similares, dando como resultado un condensador que tiene una fiabilidad deficiente. El límite superior del valor de la fórmula relacional descrita anteriormente no está particularmente limitado, pero es prácticamente de 0,99 o menos. Para aumentar el valor de E' 135 (MD TD)/E' 125 (MD TD) hasta un valor mayor de 0,99, debe aumentarse la razón de estiramiento durante la formación de la película, lo que puede provocar la aparición de ruptura.
En la película de polipropileno según la presente invención, el término “dirección de la máquina (o dirección longitudinal)” se refiere a la dirección (a continuación en el presente documento, denominada algunas veces “MD”) que corresponde a la dirección de flujo en el procedimiento de producción de la película, y el término “dirección transversal” se refiere a la dirección (a continuación en el presente documento, denominada algunas veces “TD”) ortogonal a la dirección de flujo en el procedimiento de producción de la película. En el caso de una muestra de película en forma de carrete, rollo o similar, la dirección en la que se enrolla la película puede denominarse dirección de la máquina. Por otro lado, en el caso de una película en la que por su aspecto no se sabe con certeza qué dirección corresponde a la dirección de flujo en el procedimiento de producción de la película, la dirección se determina, por ejemplo, de la siguiente manera. Específicamente, se trazan líneas sobre la película cada 15° basándose en una línea recta arbitraria sobre una superficie de la película; se realizan hendiduras en paralelo a las respectivas líneas, para obtener fragmentos de muestra de película; las resistencias a la ruptura de las muestras de película se miden usando un medidor de tracción, y la dirección en la que se obtiene la resistencia a la ruptura máxima se considera como la dirección transversal de la película. Además, la dirección ortogonal a la dirección transversal de la película se considera como la dirección de la máquina. Aunque se describirán los detalles más adelante, en los casos en los que la anchura de una muestra es de menos de 50 mm y la resistencia a la ruptura no puede determinarse mediante un medidor de tracción, la orientación de los cristales del plano (110) de cristal a de la película de polipropileno se mide mediante difracción de rayos X de ángulo amplio, de la siguiente manera, y la dirección de la máquina y la dirección transversal de la película se determinan basándose en los siguientes criterios. Específicamente, se irradian rayos X en la dirección perpendicular a la superficie de la película y el pico del cristal a 20 = aproximadamente 14° (el plano (110) de cristal a) se somete a barrido en la dirección circunferencial, y, en la distribución de intensidad de difracción resultante, la dirección con una alta intensidad de difracción se considera como la dirección transversal de la película, y la dirección ortogonal a la misma se considera como la dirección de la máquina.
En la película de polipropileno según la presente invención, el módulo de almacenamiento en la dirección transversal de la película, tal como se determina mediante medición de viscoelasticidad en sólidos a 135 °C, es preferiblemente de 0,8 GPa o más, más preferiblemente 0,9 GPa o más, y todavía más preferiblemente 1,0 GPa o más. Cuando el módulo de almacenamiento así determinado es de 0,8 GPa o más, significa que la película tiene una estructura en la que las cadenas moleculares en la película están muy orientadas y tensas en la dirección transversal, en un entorno a alta temperatura. En los casos en los que se usa una película de este tipo como condensador en un entorno a alta temperatura donde se aplica una tensión alta, particularmente durante un uso a largo plazo a alta temperatura, es posible obtener un condensador que tiene alta fiabilidad en el que: se reduce un fallo de contacto entre el metallikon en los extremos del elemento y un metal depositado en fase vapor; se aumenta la resistencia a la tensión; se reduce una disminución en la capacitancia del condensador y/o se reduce la aparición de destrucción por cortocircuito. Puede obtenerse una película de polipropileno en la que el módulo de almacenamiento en la dirección transversal a 135 °C se ajusta dentro del intervalo preferido descrito anteriormente, por ejemplo: usando una materia prima de polipropileno que tiene una fracción alta de meso pentada y un contenido de componente soluble en xileno frío (CXS) de menos del 1,5 % en masa; ajustando la razón de estiramiento en la dirección transversal a 11 veces o más durante el estiramiento biaxial; y ajustando la temperatura de precalentamiento inmediatamente antes del estiramiento biaxial en la dirección transversal después del estiramiento uniaxial en la dirección de la máquina a de 5 °C a 15 °C mayor que la temperatura de estiramiento en la dirección transversal. El límite superior del módulo de almacenamiento en la dirección transversal de la película, tal como se determina mediante medición de viscoelasticidad en sólidos a 135 °C, no está particularmente limitado. Sin embargo, el límite superior es prácticamente de 5 GPa o menos, desde el punto de vista de la productividad.
En la película de polipropileno según la presente invención, la suma (E' 130 (MD TD)) de los módulos de almacenamiento en la dirección de la máquina y la dirección transversal de la película, tal como se determinan mediante medición de viscoelasticidad en sólidos a 130 °C, es de 1,6 GPa o más. El valor de E' 130 (MD TD) es preferiblemente de 1,7 GPa o más, más preferiblemente 1,9 GPa o más, y lo más preferiblemente 2,1 GPa o más. Puede obtenerse una película de polipropileno en la que los módulos de almacenamiento a 130 °C se ajustan a 1,6 GPa o más, por ejemplo, aumentando la razón de estiramiento de área en el procedimiento de estiramiento durante la formación de la película, particularmente, aumentando la razón de estiramiento en la dirección transversal, y usando una materia prima de polipropileno que tiene una fracción alta de meso pentada y un contenido de componente soluble en xileno frío (CXS) de menos del 1,5 % en masa.
Por otro lado, en los casos en los que el valor de E' 130 (MD TD) es de menos de 1,6 GP, y cuando la película se usa como condensador en un entorno a alta temperatura donde se aplica una tensión alta, puede realizarse la relajación de las cadenas moleculares en la porción de cristal del polipropileno contenido en la película, durante el uso a largo plazo del condensador, para provocar una disminución en la resistencia a la tensión. Esto puede conducir a problemas, tales como una disminución en la capacitancia del condensador y la destrucción debida a un cortocircuito, dando como resultado posiblemente un condensador que tiene una resistencia a la tensión y fiabilidad deficientes. El límite superior del valor de la suma (E' 130 (MD TD)) de los módulos de almacenamiento en la dirección de la máquina y la dirección transversal de la película, tal como se determinan mediante medición de viscoelasticidad en sólidos a 130 °C, no está particularmente limitado. Sin embargo, el límite superior es de 10,0 GPa o menos, desde el punto de vista de la productividad.
La suma (E' 135 (MD TD)) de los módulos de almacenamiento en la dirección de la máquina y la dirección transversal de la película, tal como se determinan mediante medición de viscoelasticidad en sólidos a 135 °C; la suma (E' 130 (MD TD)) de los módulos de almacenamiento en la dirección de la máquina y la dirección transversal de la película, tal como se determinan mediante medición de viscoelasticidad en sólidos a 130 °C; la suma (E' 125 (MD TD)) de los módulos de almacenamiento en la dirección de la máquina y la dirección transversal de la película, tal como se determinan mediante medición de viscoelasticidad en sólidos a 125 °C; y el módulo de almacenamiento en la dirección transversal de la película, tal como se determina mediante medición de viscoelasticidad en sólidos a 135 °C; se miden mediante los métodos de medición descritos con detalle a continuación.
En la película de polipropileno según la presente invención, la tangente del ángulo de pérdidas (tan 823) en la dirección transversal de la película, tal como se determina mediante medición de viscoelasticidad en sólidos a 23 °C, es preferiblemente de 0,06 o menos. La tangente del ángulo de pérdidas (tan 8) es la razón del módulo de pérdidas (E”) con respecto al módulo de almacenamiento (E'), y se determina a partir de la fórmula [tan 8 = E”/E']. Es decir, un valor menor de la tangente del ángulo de pérdidas (tan 8) indica una movilidad molecular más reducida. La tangente del ángulo de pérdidas (tan 823) es más preferiblemente de 0,055 o menos, y todavía más preferiblemente 0,05 o menos. Ajustar el valor de la tan 823 dentro de un intervalo de este tipo, y a un valor menor, conduce a una fiabilidad más mejorada, cuando la película se usa como condensador en un entorno a alta tensión y a alta temperatura, particularmente durante un uso a largo plazo a alta temperatura. El límite inferior de la tan 823 no está particularmente limitado, pero es prácticamente de aproximadamente 0,01. Para reducir la tan 823 a un valor menor de 0,01, debe aumentarse la razón de estiramiento durante la formación de la película, lo que puede provocar problemas desde el punto de vista de la estabilidad de formación de la película, tal como induciendo la ruptura. Puede obtenerse una película de polipropileno en la que la tangente del ángulo de pérdidas (tan 823) en la dirección transversal de la película a 23 °C se ajusta a 0,06 o menos, por ejemplo, usando una materia prima de polipropileno que tiene una fracción alta de meso pentada y un contenido de componente soluble en xileno frío (CXS) de menos del 1,5 % en masa; ajustando la razón de estiramiento en la dirección transversal a 10,5 veces o más y la razón de estiramiento de área a 62 veces o más, durante el estiramiento biaxial; y ajustando la temperatura de precalentamiento inmediatamente antes del estiramiento biaxial en la dirección transversal después del estiramiento uniaxial en la dirección de la máquina a de 5 °C a 15 °C mayor que la temperatura de estiramiento en la dirección transversal.
La tangente del ángulo de pérdidas (tan 823) en la dirección transversal de la película, tal como se determina mediante medición de viscoelasticidad en sólidos a 23 °C, se mide mediante el método de medición descrito con detalle a continuación.
En la película de polipropileno según la presente invención, el valor de esfuerzo de termocontracción en la dirección de la máquina de la película, tal como se determina usando un analizador termomecánico a 135 °C, es preferiblemente de 2,0 MPa o menos, más preferiblemente 1,7 MPa o menos, todavía más preferiblemente 1,4 MPa o menos, y lo más preferiblemente 1,1 MPa o menos. Cuando el valor de esfuerzo de termocontracción en la dirección de la máquina de la película, tal como se determina usando un analizador termomecánico a 135 °C, es de 2,0 MPa o menos, es posible reducir la contracción de la propia película debida al calor en el procedimiento de producción y el procedimiento de utilización del condensador. Esto impide el enrollamiento apretado del elemento, y permite un hueco adecuado que debe mantenerse entre las capas de película. Como resultado, se activa una función de autorrecuperación (autorregeneración), permitiendo de ese modo reducir la aparición de la destrucción por penetración que implica una rápida disminución en la capacitancia, y aumentar la fiabilidad como condensador. El límite inferior del valor de esfuerzo de termocontracción en la dirección de la máquina de la película, tal como se determina usando un analizador termomecánico a 135 °C, no está particularmente limitado, pero es prácticamente de aproximadamente 0,1 MPa. Cuando el esfuerzo de contracción es menor de 0,1 MPa, la contracción de la propia película debida al calor en el procedimiento de producción y el procedimiento de utilización del condensador puede ser insuficiente, dando como resultado posiblemente un fallo para proporcionar una capacitancia suficiente con respecto a la capacitancia de diseño.
Puede obtenerse una película de polipropileno en la que el valor de esfuerzo de termocontracción en la dirección de la máquina de la película, tal como se determina usando un analizador termomecánico a 135 °C, se ajusta dentro del intervalo preferido, por ejemplo, usando una materia prima de polipropileno que tiene una fracción alta de meso pentada y un contenido de componente soluble en xileno frío (CXS) de menos del 1,5 % en masa; ajustando la razón de estiramiento en la dirección transversal a 10,5 veces o más y la razón de estiramiento de área a 60 veces o más, durante el estiramiento biaxial; y ajustando la temperatura de precalentamiento inmediatamente antes del estiramiento biaxial en la dirección transversal después del estiramiento uniaxial en la dirección de la máquina a de 5 °C a 15 °C mayor que la temperatura de estiramiento en la dirección transversal.
En la película de polipropileno según la presente invención, el valor de esfuerzo de termocontracción en la dirección de la máquina de la película a 130 °C, tal como se determina mediante medición del valor de esfuerzo de termocontracción usando un analizador termomecánico, es preferiblemente de 2,0 MPa o menos. El valor de esfuerzo de termocontracción en la dirección de la máquina de la película a 130 °C es más preferiblemente de 1.6 MPa o menos, y lo más preferiblemente 1,2 MPa o menos. Cuando el valor de esfuerzo en la dirección de la máquina de la película a 130 °C es de más de 2,0 MPa, puede conducir a la aparición de la contracción de la propia película debida al calor en el procedimiento de producción y el procedimiento de utilización del condensador. Esto provoca que el enrollamiento apretado del elemento dé como resultado la pérdida de un hueco adecuado entre películas, dificultando que se active la función de autorrecuperación (autorregeneración). Como resultado, existen posibilidades de que pueda disminuirse la fiabilidad del condensador, pueden producirse arrugas durante el procedimiento de transporte que deterioren la procesabilidad y/o puede producirse la destrucción por cortocircuito que penetra a través de una pluralidad de capas de película laminadas unas sobre otras tras la disrupción dieléctrica. El límite inferior del valor de esfuerzo en la dirección de la máquina de la película a 130 °C no está particularmente limitado; sin embargo, el límite inferior es de aproximadamente 0,1 MPa, desde el punto de vista de la capacitancia cuando se conforma para dar un condensador. Puede obtenerse una película de polipropileno en la que el valor de esfuerzo de termocontracción en la dirección de la máquina de la película a 130 °C se ajusta dentro del intervalo preferido descrito anteriormente tal como se describirá más adelante, por ejemplo: usando una materia prima de polipropileno que tiene una fracción alta de meso pentada y un contenido de componente soluble en xileno frío (CXS) de menos del 1,5 % en masa; ajustando la razón de estiramiento de área a 60 veces o más; y ajustando la temperatura de precalentamiento inmediatamente antes del estiramiento biaxial en la dirección transversal después del estiramiento uniaxial en la dirección de la máquina a de 5 °C a 15 °C mayor que la temperatura de estiramiento en la dirección transversal.
En la película de polipropileno según la presente invención, el valor de esfuerzo de termocontracción en la dirección transversal de la película a 130 °C, tal como se determina mediante medición del valor de esfuerzo de termocontracción usando un analizador termomecánico, es preferiblemente de 2,0 MPa o menos. El valor de esfuerzo de termocontracción en la dirección transversal de la película a 130 °C es más preferiblemente de 1.6 MPa o menos, y lo más preferiblemente 1,2 MPa o menos. Cuando el valor de esfuerzo de termocontracción en la dirección transversal de la película a 130 °C es de más de 2,0 MPa, puede producirse la contracción de la película debida al calor en el procedimiento de producción o el entorno de funcionamiento, para provocar una disminución en el área de deposición en fase vapor del aluminio. Esto puede conducir a una disminución en la capacitancia del condensador o a la aparición de arrugas durante el procedimiento de transporte para dar como resultado el deterioro de la procesabilidad. El límite inferior del valor de esfuerzo de termocontracción en la dirección transversal de la película a 130 °C no está particularmente limitado; sin embargo, el límite inferior es de aproximadamente 0,1 MPa, desde el punto de vista de la capacitancia cuando se conforma para dar un condensador. Puede obtenerse una película de polipropileno en la que el valor de esfuerzo de termocontracción en la dirección transversal de la película a 130 °C se ajusta dentro del intervalo preferido descrito anteriormente tal como se describirá más adelante, por ejemplo: usando un método una materia prima de polipropileno que tiene una fracción alta de meso pentada y un contenido de componente soluble en xileno frío (CXS) de menos del 1,5 % en masa; y ajustando la razón de estiramiento en la dirección transversal a 10,5 veces o más y la razón de estiramiento de área a 60 veces o más, durante el estiramiento biaxial.
El valor de esfuerzo de termocontracción en la dirección de la máquina de la película a 135 °C y el valor de esfuerzo de termocontracción en la dirección de la máquina o la dirección transversal a 130 °C se miden mediante el método de medición usando un analizador termomecánico, descrito con detalle a continuación.
En la película de polipropileno según la presente invención, la termocontracción en la dirección transversal de la película, tal como se determina sometiendo la película a un tratamiento térmico a 125 °C durante 15 minutos, es preferiblemente del 0,6 % o menos, más preferiblemente el 0,4 % o menos, y todavía más preferiblemente el 0,2 % o menos. El límite inferior de la termocontracción no está particularmente limitado, pero es prácticamente de aproximadamente el -2 %. Cuando la termocontracción es del 0,6 % o menos, es posible reducir la contracción de la propia película debida al calor en el procedimiento de producción y el procedimiento de utilización del condensador y evitar el fallo de contacto con el metallikon en los extremos del elemento, permitiendo de ese modo aumentar la resistencia a la tensión e impedir una disminución en la capacitancia provocada por la deformación del elemento o la aparición de destrucción por cortocircuito.
Además, en la película de polipropileno según la presente invención, la termocontracción en la dirección transversal de la película, tal como se determina sometiendo dicha película a un tratamiento térmico a 135 °C durante 10 minutos, es preferiblemente del 1 % o menos, más preferiblemente el 0,6 % o menos, y todavía más preferiblemente el 0,3 % o menos. El límite inferior de la termocontracción no está particularmente limitado, pero es prácticamente de aproximadamente el -2 %. Cuando la termocontracción es del 1 % o menos, es posible impedir el fallo de contacto entre las porciones de electrodo con película depositada en fase vapor y porciones de electrodo con metallikon, en el tratamiento de envejecimiento después de realizar metallikon (pulverización de metales) en el procedimiento de producción del condensador, para obtener un elemento de condensador que tiene una capacitancia tal como se diseñó. Además, puede reducirse la deformación del elemento, particularmente durante un uso a largo plazo a alta temperatura, impidiendo de ese modo una disminución en la capacitancia o la aparición de destrucción por cortocircuito. Puede obtenerse una película de polipropileno en la que la termocontracción en la dirección transversal de la película en el tratamiento térmico a 125 °C durante 15 minutos y la termocontracción en la dirección transversal en el tratamiento térmico a 135 °C durante 10 minutos se ajustan dentro de los intervalos preferidos, por ejemplo: ajustando la razón de estiramiento de área a 62 veces o más; ajustando la temperatura de precalentamiento inmediatamente antes del estiramiento biaxial en la dirección transversal después del estiramiento uniaxial en la dirección de la máquina a de 5 °C a 15 °C mayor que la temperatura de estiramiento en la dirección transversal; y sometiendo la película a un tratamiento de endurecimiento por calor de múltiples etapas y un tratamiento de relajación, según sea apropiado, de la siguiente manera. Específicamente, en el procedimiento de tratamiento térmico y tratamiento de relajación después del estiramiento biaxial, la película se somete en primer lugar a un tratamiento de relajación mientras que se lleva a cabo un tratamiento térmico (primera etapa) a una temperatura menor que la temperatura de estiramiento en la dirección transversal. Posteriormente, la película se somete a un tratamiento térmico (segunda etapa) a una temperatura menor que la temperatura de tratamiento térmico en la primera etapa y de 135 °C o mayor, mientras que se mantiene la tensión en la dirección transversal de la película, y luego a un tratamiento térmico (tercera etapa) a una temperatura de 80 °C o mayor y menor que la temperatura de tratamiento térmico en la segunda etapa.
La termocontracción en la dirección transversal de la película, tal como se determina sometiendo la película a un tratamiento térmico a 125 °C durante 15 minutos, y la termocontracción en la dirección transversal de la película, tal como se determina sometiendo la película a un tratamiento térmico a 135 °C durante 10 minutos, se miden mediante el método de medición descrito con detalle a continuación.
En la película de polipropileno según la presente invención, el grado de desviación de forma de rugosidad, es decir, el grado de desviación de irregularidad de las protuberancias superficiales (también denominado asimetría; a continuación en el presente documento denominado Ssk), sobre al menos una superficie de la película, es de más de -10 y menos de 100, para presentar una alta tensión disruptiva incluso en un entorno a alta temperatura, y para proporcionar resistencia a la tensión y fiabilidad en un entorno a alta temperatura cuando se conforma para dar un condensador. El término “Ssk” tal como se usa en el presente documento es un parámetro que indica el grado de desviación de la irregularidad sobre la superficie. La Ssk es un valor que indica la media cúbica de Z(x,y), sobre un plano de referencia que no se ha dimensionado por el cubo de la altura de la raíz de la media cuadrática Sq, y representa la asimetría. La Ssk es un índice que indica la simetría de las montañas y los valles, con respecto al plano promedio como el centro. Una Ssk menor que 0 indica una desviación hacia el lado inferior con respecto a la línea media, es decir, una mayor presencia de valles que de montañas. Por otro lado, una Ssk mayor que 0 indica una desviación hacia el lado superior con respecto a la línea media, concretamente, una mayor presencia de montañas que de valles. Una Ssk de 0 indica que no existe ninguna desviación con respecto a la línea media. Cuando la Ssk se ajusta dentro del intervalo descrito anteriormente, se forman montañas de manera moderada, para proporcionar un buen deslizamiento entre películas o entre la película y un rodillo de transporte. Además, una presencia relativamente menor de valles permite disminuir la región de porciones adelgazadas en la película, mediante lo cual puede reducirse la posible aparición de disrupción dieléctrica en las porciones adelgazadas. Como resultado, es posible lograr una mejora en la tensión disruptiva total, cuando la película se conforma para dar un condensador.
Desde los puntos de vista descritos anteriormente, el límite inferior de la Ssk es preferiblemente de más de 0, y lo más preferiblemente más de 1. Por otro lado, el límite superior de la Ssk es preferiblemente de menos de 50, y lo más preferiblemente menos de 10. Una Ssk de -10 o menos indica una mayor presencia de formas rebajadas sobre la superficie de la película, lo que conduce a una disminución en la tensión disruptiva. Como resultado, la película resultante es más probable que sea desventajosa para su uso en aplicaciones de condensador de alta tensión. Por otro lado, un grado de desviación Ssk de más de 100 indica una presencia excesiva de montañas sobre la superficie de la película, lo que hace que se formen fácilmente huecos entre las películas cuando las películas se laminan para conformarse para dar un condensador. Como resultado, es más probable que se produzca una disminución en la capacitancia, y puede perderse la resistencia a la tensión. Puede obtenerse una película de polipropileno en la que la Ssk se ajusta dentro del intervalo descrito anteriormente, por ejemplo: controlando la temperatura de tambor de colada dentro de un intervalo preferido; controlando la temperatura de estiramiento en la dirección de la máquina dentro de un intervalo preferido; y ajustando la razón de estiramiento de área a 62 veces o más y la razón de estiramiento en la dirección transversal a 10,5 veces o más, durante el estiramiento biaxial.
En la película de polipropileno según la presente invención, el volumen total de valles que tienen una profundidad de 20 nm o más en una región de 1.252 pm * 939 pm, sobre al menos una superficie de la película, es preferiblemente de desde 1 hasta 12.000 pm3, porque puede lograrse una mejora en la procesabilidad de elementos y en la resistencia a la tensión, cuando la película tiene un deslizamiento moderado mientras que tiene un número menor de rebajes superficiales. El límite inferior del volumen total de valles es más preferiblemente de 300 pm3 o más, y lo más preferiblemente 600 pm3 o más. Además, el límite superior del volumen total de valles es más preferiblemente de 5.000 pm3 o menos, y lo más preferiblemente 1.000 pm3 o menos. Cuando el volumen total de valles es de menos de 1 pm3, la película es propensa a no tener ninguna irregularidad superficial y a ser plana. En este caso, el deslizamiento de la película es extremadamente reducido para dar como resultado una capacidad de manipulación deficiente, o la película puede arrugarse más fácilmente, lo que tiene un impacto sobre la procesabilidad de elementos. Además, existen posibilidades de que el cambio en la capacitancia pueda aumentarse debido a la influencia de las arrugas y similares, cuando se usa como condensador durante un periodo prolongado de tiempo, o que la función de autorrecuperación (autorregeneración) pueda ser difícil de activar debido a la ausencia de huecos moderados entre las películas, cuando las películas se laminan para formar un condensador laminado, dando como resultado una disminución en la fiabilidad del condensador. Cuando el volumen total de valles es de más de 12.000 pm3, por otro lado, se aumenta localmente la región de porciones adelgazadas en la película, y puede producirse la disrupción dieléctrica de las porciones adelgazadas. Como resultado, existen posibilidades de que se disminuya la resistencia a la tensión de la película, particularmente, puede perderse la resistencia a la tensión y fiabilidad en un entorno a alta temperatura, cuando se usa en aplicaciones de condensador a alta tensión. Puede obtenerse una película de polipropileno en la que el volumen total de valles se controla dentro del intervalo preferido descrito anteriormente, por ejemplo: controlando la temperatura de tambor de colada dentro de un intervalo preferido; controlando la temperatura de estiramiento en la dirección de la máquina dentro de un intervalo preferido; y ajustando la razón de estiramiento de área a 60 veces o más y la razón de estiramiento en la dirección transversal a 10,5 veces o más, durante el estiramiento biaxial.
En la película de polipropileno según la presente invención, la altura media aritmética Sa sobre al menos una superficie de la película es preferiblemente de desde 10 hasta 60 nm, desde el punto de vista de proporcionar una rugosidad moderada a la superficie de la película para aumentar la uniformidad de los huecos entre las películas, el deslizamiento entre las películas o entre la película y un rodillo de transporte, la procesabilidad durante la producción de un elemento de condensador, y la fiabilidad como condensador. El límite inferior de la altura media aritmética Sa es más preferiblemente de 15 nm o más, y lo más preferiblemente 20 nm o más. El límite superior de la altura media aritmética Sa es más preferiblemente de 50 nm o menos, y lo más preferiblemente 40 nm o menos. Cuando la Sa descrita anteriormente es de menos de 10 nm, el deslizamiento de la película puede estar extremadamente disminuido, dando como resultado posiblemente una capacidad de manipulación deficiente, y puede existir un impacto sobre el elemento procesabilidad, tal como la aparición de arrugas. Además, existen posibilidades de que el cambio en la capacitancia pueda disminuirse debido a la influencia de las arrugas y similares, cuando se usa como condensador durante un periodo prolongado de tiempo, o que la función de autorrecuperación (autorregeneración) pueda ser difícil de activar debido a la ausencia de huecos moderados entre las películas, cuando las películas se laminan para formar un condensador laminado, dando como resultado una disminución en la fiabilidad del condensador. Cuando la Sa sobre al menos una superficie es de más de 60 nm, por otro lado, puede haber un efecto adverso sobre la resistencia a la tensión.
En la película de polipropileno según la presente invención, la altura máxima Sz sobre al menos una superficie de la película es preferiblemente de desde 100 hasta 1.000 nm, desde el punto de vista de proporcionar una rugosidad moderada a la superficie de la película para aumentar la uniformidad de los huecos entre las películas, el deslizamiento entre las películas o entre la película y un rodillo de transporte, la procesabilidad durante la producción de un elemento de condensador, y la fiabilidad como condensador. El límite superior de la altura máxima Sz es más preferiblemente de 800 nm o menos, y todavía más preferiblemente 500 nm o menos. Cuando la altura máxima Sz sobre al menos una superficie de la película es de menos de 100 nm, el deslizamiento de la película puede estar extremadamente disminuido, dando resultado posiblemente una capacidad de manipulación deficiente, y puede existir un impacto sobre el elemento procesabilidad, tal como la aparición de arrugas. Además, existen posibilidades de que el cambio en la capacitancia puede aumentarse debido a la influencia de las arrugas y similares, cuando se usa como condensador durante un periodo prolongado de tiempo, o que la función de autorrecuperación (autorregeneración) pueda ser difícil de activar debido a la ausencia de huecos moderados entre las películas, cuando las películas se laminan para formar un condensador laminado, dando como resultado una disminución en la fiabilidad del condensador. Cuando la Sz sobre al menos una superficie es de más de 1.000 nm, por otro lado, pueden estar presentes protuberancias gruesas, y las protuberancias gruesas pueden producir una disminución en la resistencia a la tensión. Además, es menos probable que se obtenga la uniformidad del grosor y, por tanto, existe la posibilidad de provocar un gran cambio en la capacitancia debido a la influencia de las arrugas y similares, cuando se usa como condensador durante un periodo prolongado de tiempo. Puede obtenerse una película de polipropileno en la que la Sa y la Sz se controlan dentro de los intervalos preferidos descritos anteriormente, por ejemplo: controlando la temperatura de tambor de colada dentro de un intervalo preferido; controlando la temperatura de estiramiento en la dirección de la máquina dentro de un intervalo preferido, y ajustando la temperatura de precalentamiento inmediatamente antes del estiramiento biaxial en la dirección transversal después del estiramiento uniaxial en la dirección de la máquina a de 5 °C a 15 °C mayor que la temperatura de estiramiento en la dirección transversal.
El grado de desviación de la forma de rugosidad (Ssk) de la superficie de la película, el volumen total de valles que tienen una profundidad de 20 nm o más en una región de 1.252 pm * 939 pm de la superficie de la película, así como la rugosidad media aritmética (Sa) y la altura máxima (Sz) de la superficie de la película, se miden mediante los métodos de medición descritos con detalle a continuación.
Se desea que el grado de desviación de la forma de rugosidad (Ssk) de la superficie de la película, el volumen total de valles que tienen una profundidad de 20 nm o más en una región de 1.252 pm * 939 pm de la superficie de la película, así como la rugosidad media aritmética (Sa) y la altura máxima (Sz) de la superficie de la película, estén dentro de los intervalos preferidos descritos anteriormente, como valores determinados en la misma superficie de la película.
La película de polipropileno según la presente invención tiene preferiblemente una fracción de meso pentada de 0,970 o más. La fracción de meso pentada es preferiblemente de 0,975 o más, más preferiblemente 0,980 o más, y lo más preferiblemente 0,983 o más.
La fracción de meso pentada es un índice que indica la estereorregularidad de una fase cristalina de polipropileno, medida mediante el método de resonancia magnética nuclear (método de RMN). Un valor numérico mayor de la fracción de meso pentada indica un mayor grado de cristalinidad, un mayor punto de fusión, un mayor efecto de aumento del módulo de almacenamiento a alta temperatura y una mayor capacidad para mejorar la tensión disruptiva en un entorno a alta temperatura y, por tanto, se prefiere. El límite superior de la fracción de meso pentada no está particularmente limitado (es decir, 1,0 es el límite superior). En la presente invención, como resina de polipropileno que tiene una fracción alta de meso pentada se prefiere particularmente una preparada usando un catalizador de Ziegler-Natta, y se usa preferiblemente un método en el que se selecciona adecuadamente un componente donador de electrones, por ejemplo. La resina de polipropileno preparada de ese modo puede tener una distribución de peso molecular (Mw/Mn) de 3,0 o más y una cantidad de regiodefectos 2,1-eritro del 0,1 % en mol o menos. Se prefiere el uso de una resina de polipropileno de este tipo. Cuando la resina de polipropileno tiene una fracción de meso pentada de menos de 0,970, el polipropileno tiene una baja estereorregularidad, lo que puede conducir a una disminución en la resistencia o una disminución en la tensión disruptiva de la película en un entorno a alta temperatura, o puede dar como resultado la aparición de ruptura de la película durante la etapa de formar una película metálica mediante deposición en fase vapor o la etapa de enrollar el elemento de condensador, y durante el transporte de la película a una etapa de este tipo.
La resina de polipropileno que va a usarse en la película de polipropileno según la presente invención tiene preferiblemente un punto de fusión de 164 °C o mayor, más preferiblemente 165 °C o mayor, y todavía más preferiblemente 166 °C o mayor. Cuando la resina de polipropileno tiene un punto de fusión de menos de 164 °C, la resina tiene una baja cristalinidad, lo que puede conducir a un bajo módulo de almacenamiento a alta temperatura, o una disminución en la tensión disruptiva o una disminución en la estabilidad dimensional térmica de la película en un entorno a alta temperatura, o puede dar como resultado la aparición de ruptura de la película durante el transporte de la película en la etapa de formar una película metálica mediante deposición en fase vapor o la etapa de enrollar el elemento de condensador.
En la película de polipropileno según la presente invención, cuando la película se disuelve completamente en xileno y luego se deja precipitar a temperatura ambiente, la cantidad de componente de polipropileno disuelto en xileno (también denominado CXS: componente soluble en xileno frío) es preferiblemente de menos del 1,5 % en masa. El componente soluble en xileno frío (CXS) se piensa que corresponde a un componente que es difícil de cristalizar, debido a motivos tales como tener una baja estereorregularidad y un bajo peso molecular. Una cantidad de CXS de más del 1,5 % en masa puede provocar problemas, tales como el deterioro de la dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento de la película a alta temperatura, una disminución en el valor absoluto del módulo de almacenamiento a alta temperatura, una disminución en la tensión disruptiva, una disminución en la estabilidad dimensional térmica y un aumento en la corriente de fuga. Por consiguiente, la cantidad de CXS es más preferiblemente del 1,3 % en masa o menos, todavía más preferiblemente el 1,1 % en masa o menos, y lo más preferiblemente el 0,9 % en masa o menos. Para lograr un contenido de CXS de este tipo, es posible usar, por ejemplo, un método de aumentar la actividad catalítica durante la preparación de la resina de polipropileno que va a usarse, o un método de lavar la resina de polipropileno resultante con un disolvente o el propio monómero de propileno. Puesto que la cantidad del componente soluble en xileno frío es más preferida cuanto más baja sea, el límite inferior de la misma no está particularmente limitado. Sin embargo, es económicamente ventajoso ajustar la cantidad de CXS al 0,1 % en masa o más.
El polipropileno que va a usarse en la película de polipropileno según la presente invención tiene preferiblemente una velocidad de flujo de la masa fundida (MFR) de desde 1 hasta 10 g/10 minutos (a 230 °C y a una carga de 21,18 N), más preferiblemente de desde 2 hasta 5 g/10 minutos (a 230 °C y a una carga de 21,18 N), desde el punto de vista de la propiedad de formación de película. Para ajustar la velocidad de flujo de la masa fundida (MFR) al valor descrito anteriormente, se usa un método de controlar el peso molecular promedio o la distribución de peso molecular, por ejemplo.
El polipropileno que va a usarse en la película de polipropileno según la presente invención se compone principalmente de un homopolímero de propileno, pero puede contener un componente de copolimerización obtenido a partir de otro hidrocarburo insaturado, o puede combinarse con un polímero distinto de los homopolímeros de polipropileno, siempre que no se perjudique el objeto de la presente invención. Los ejemplos de componentes monoméricos distintos de propileno, que constituyen un componente de copolimerización o producto combinado de este tipo, incluyen etileno, 1-buteno, 1-penteno, 3-metilpent-1-eno, 3-metilbut-1-eno, 1-hexeno, 4-metilpent-1-eno, 5-etilhex-1-eno, 1-octeno, 1-deceno, 1-dodeceno, vinilciclohexeno, estireno, alilbenceno, ciclopenteno, norborneno y 5-metil-2-norborneno.
Desde el punto de vista de la tensión disruptiva y la resistencia al calor, la cantidad copolimerizada del componente distinto de propileno es preferiblemente de menos del 1 % en mol y la cantidad combinada del componente distinto de propileno es preferiblemente de menos del 1 % en masa, con respecto a la cantidad total de la resina que constituye la película.
La película de polipropileno según la presente invención puede contener un polipropileno de cadena ramificada, desde el punto de vista de mejorar la tensión disruptiva en un entorno a alta temperatura. En el caso de incorporar un polipropileno de cadena ramificada, el polipropileno de cadena ramificada está contenido preferiblemente en una cantidad de desde el 0,05 hasta el 10 % en masa, más preferiblemente desde el 0,5 hasta el 8 % en masa, y todavía más preferiblemente desde el 1 hasta el 5 % en masa, con respecto al 100 % en masa de la masa total del polipropileno. Al incorporar el polipropileno de cadena ramificada, pueden controlarse las esferulitas formadas en el procedimiento de enfriamiento de una lámina de resina extruida en estado fundido para que tengan un tamaño pequeño, y la aparición de defectos de aislamiento eléctrico en el procedimiento de estiramiento pueden reducirse a un nivel bajo. Como resultado, puede mejorarse la tensión disruptiva total, cuando la película se conforma para dar un condensador.
La resina de polipropileno que va a usarse en la película de polipropileno según la presente invención puede contener cualquiera de diversos aditivos, tales como partículas orgánicas, partículas inorgánicas, agentes de nucleación de cristales, antioxidantes, estabilizadores térmicos, eliminadores de cloro, agentes deslizantes, agentes antiestáticos, agentes antibloqueo, cargas, modificadores de la viscosidad e inhibidores de manchas, siempre que no se perjudique el objeto de la presente invención.
En el caso de incorporar un antioxidante, entre estos, la selección del tipo y la cantidad que va a añadirse del antioxidante es importante desde el punto de vista de la resistencia al calor a largo plazo. Es decir, el antioxidante es preferiblemente un antioxidante fenólico con impedimento estérico, y en el caso de incorporar una pluralidad de antioxidantes, al menos uno de los mismos es preferiblemente un antioxidante de alto peso molecular que tiene un peso molecular de 500 o más. Los ejemplos específicos de los mismos incluyen diversas clases, pero prefiere usarse, por ejemplo, 2,6-di-t-butil-p-cresol (BHT; peso molecular: 220,4), junto con 1,3,5-trimetil-2,4,6-tris(3,5-di-t-butil-4-hidroxibencil)benceno (tal como Irganox (marca registrada) 1330, peso molecular: 775,2; fabricado por BASF Japan Ltd.) o tetrakis[metilen-3(3,5-di-t-butil-4-hidroxifenil)propionato]metano (tal como Irganox (marca registrada) 1010, peso molecular: 1177,7; fabricado por BASF Japan Ltd.), o similares, en combinación. El contenido total de estos antioxidantes está preferiblemente dentro del intervalo de desde el 0,1 hasta el 1,0 % en masa, con respecto a la cantidad total del polipropileno. Un contenido demasiado bajo de los antioxidantes puede dar como resultado una resistencia al calor a largo plazo deficiente. Un contenido demasiado alto de los antioxidantes puede tener un efecto adverso sobre el elemento de condensador resultante, debido al bloqueo a alta temperatura debido al purgado de estos antioxidantes. El contenido total de estos antioxidantes es más preferiblemente de desde el 0,2 hasta el 0,7 % en masa, y de manera particularmente preferible de desde el 0,2 hasta el 0,4 % en masa, con respecto a la masa total de la resina.
La película de polipropileno según la presente invención tiene preferiblemente un coeficiente de rozamiento estático (ps) tras la disposición en capas de las películas de 0,3 o más y 1,5 o menos, desde el punto de vista de garantizar la procesabilidad de elementos, mientras que se mejoran las características de resistencia a la tensión. Cuando el ps es de menos de 0,3, la película resultante puede tener un deslizamiento demasiado alto, dando como resultado posiblemente la aparición de desplazamiento de enrollamiento durante el enrollamiento en la formación de la película o durante el procesamiento del elemento. Cuando el ps es de más de 1,5, el deslizamiento de la película puede estar extremadamente disminuido, dando como resultado posiblemente una capacidad de manipulación deficiente, una susceptibilidad a las arrugas y/o una procesabilidad de elementos deficiente. El límite inferior del ps es más preferiblemente de 0,4 o más, y lo más preferiblemente 0,5 o más. Por otro lado, el límite superior del ps es más preferiblemente de 1,0 o menos, y todavía más preferiblemente 0,8 o menos.
La película de polipropileno según la presente invención tiene preferiblemente un grosor de película de 0,5 pm o más y menos de 10 pm, porque una película de este tipo es adecuada para un condensador de película resistente al calor delgado, que se requiere particularmente en aplicaciones automotrices (incluyendo aplicaciones de automóviles híbridos) y similares, que va a usarse en un entorno a alta temperatura. El grosor de película de la película de polipropileno es más preferiblemente de 0,6 pm o más y 8 pm o menos, y todavía más preferiblemente 0,8 pm o más y 6 pm o menos. Cuando se usa como condensador de película resistente al calor descrito anteriormente, el grosor de película es lo más preferiblemente de 0,8 pm o más y 4 pm o menos, en vista del equilibrio entre las características y el tamaño del condensador como resultado de reducir el grosor de película.
En una realización preferida, la película de polipropileno según la presente invención es una película monocapa, pero puede ser una película laminada.
La película de polipropileno según la presente invención se usa preferiblemente como película dieléctrica para un condensador, pero el tipo del condensador no está limitado. Específicamente, desde el punto de vista de la configuración de electrodos, el condensador puede ser o bien un condensador en el que una lámina metálica y una película se disponen en capas y se enrollan, o bien condensador de película depositada sobre metales. La película de polipropileno puede usarse preferiblemente en un condensador impregnado con aceite impregnado con un aceite aislante, o un condensador seco en el que no se usa ningún aceite aislante. Sin embargo, la película de polipropileno según la presente invención se usa de manera particularmente preferible como condensador de película depositada sobre metales, debido a sus características de película. Desde el punto de vista de la forma, el condensador puede ser un condensador enrollado o un condensador laminado.
Puesto que una película de polipropileno habitualmente tiene una baja energía superficial, y es difícil realizar de manera estable una deposición en fase vapor de metales sobre la misma, se prefiere someter la película de polipropileno a un tratamiento de superficie antes de realizar la deposición en fase vapor de metales, para mejorar la adhesividad entre la película de polipropileno y la película metálica resultante. Los ejemplos específicos del tratamiento de superficie incluyen un tratamiento de descarga de corona, un tratamiento con plasma, un tratamiento con luz y un tratamiento con llama. Mientras que una película de polipropileno habitualmente tiene una tensión de humectación superficial de aproximadamente 30 mN/m, se prefiere aumentar la tensión de humectación hasta aproximadamente desde 37 hasta 75 mN/m, más preferiblemente desde 39 hasta 65 mN/m y lo más preferiblemente desde 41 hasta 55 mN/m mediante un tratamiento de superficie de este tipo, porque pueden mejorarse la adhesión a la película metálica y la seguridad.
La película de polipropileno según la presente invención puede obtenerse usando una materia prima que puede conferir las características mencionadas anteriormente, y sometiendo la película a estiramiento biaxial, un tratamiento térmico y un tratamiento de relajación. El estiramiento biaxial puede llevarse a cabo mediante cualquier estiramiento biaxial simultáneo por inflado, estiramiento biaxial simultáneo por bastidor y estiramiento biaxial secuencial por bastidor. Entre estos métodos, se usa preferiblemente el estiramiento biaxial secuencial por bastidor, desde el punto de vista de controlar la estabilidad de formación de la película, la estructura amorfa de los cristales, las propiedades superficiales, las propiedades mecánicas y la estabilidad dimensional térmica de la película.
A continuación, se describirá un método de producción de la película de polipropileno según la presente invención, con referencia a los ejemplos. En primer lugar, se extruye en estado fundido una resina de polipropileno sobre un soporte para preparar una película de polipropileno no estirada. La película de polipropileno no estirada así formada se estira biaxialmente de manera secuencial, estirándose en la dirección de la máquina y luego estirándose en la dirección transversal. Posteriormente, la película estirada se somete a un tratamiento térmico y un tratamiento de relajación, para preparar una película de polipropileno orientada biaxialmente. A continuación se proporcionará una descripción más específica, pero no se interpreta necesariamente que la presente invención esté limitada a la misma.
En primer lugar, para aumentar el valor absoluto del módulo de almacenamiento a alta temperatura, para mejorar la dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento a alta temperatura, la tensión disruptiva y la estabilidad dimensional térmica, y para reducir la corriente de fuga, de la película, se extruye en estado fundido una resina de polipropileno que tiene un contenido de CXS de menos del 1,5 % en masa a partir de una extrusora de un solo husillo controlada a una temperatura de extrusión de desde 220 hasta 280 °C, preferiblemente desde 230 hasta 270 °C, se hace pasar a través de un filtro de filtración, y luego se extruye a partir de una boquilla con forma de ranura a una temperatura de desde 200 hasta 260 °C, más preferiblemente de 210 a 240 °C. Puesto que la dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento a alta temperatura puede reducirse dejando que la resina se funda suficientemente durante la extrusión en estado fundido, e impidiendo de ese modo la escisión de cadenas moleculares debido a la cizalladura por la rotación del husillo, la resina se mantiene preferiblemente a alta temperatura antes de hacerse pasar a través del filtro de filtración, y a una baja temperatura después de hacerse pasar a través del filtro. La lámina fundida extruida a partir de la boquilla con forma de ranura se deja solidificar en un tambor de colada (tambor de enfriamiento) controlado a una temperatura de desde 10 hasta 110 °C, para obtener una película de polipropileno no estirada. Puede dejarse que la lámina fundida se adhiera al tambor de colada usando cualquiera de un método de aplicación electrostática, un método de adhesión usando la tensión superficial del agua, un método con cuchilla de aire, un método con rodillo compresor, un método de colada bajo el agua, un método de cámara de aire, y similares. Entre estos, se prefiere el método con cuchilla de aire que proporciona una buena planicidad y puede controlar la rugosidad superficial. En el método con cuchilla de aire, se prefiere ajustar la posición de la cuchilla de aire, según sea apropiado, de modo que el aire fluya aguas abajo en la dirección de formación de la película, para impedir la vibración de la película.
Posteriormente, la película de polipropileno no estirada se estira biaxialmente, de modo que la película es una orienta biaxialmente. La película de polipropileno no estirada se calienta dejando pasar la película entre rodillos, cada uno de los cuales se mantiene a una temperatura de desde 70 hasta 150 °C, preferiblemente desde 80 hasta 145 °C. Mientras que continúa manteniéndose la película de polipropileno no estirada a una temperatura de desde 70 °C hasta 150 °C, preferiblemente desde 80 hasta 145 °C, la película se estira de 2 a 15 veces, preferiblemente de 4,5 a 12 veces y más preferiblemente de 5,5 a 10 veces en la dirección de la máquina, seguido de enfriamiento hasta temperatura ambiente.
Después de eso, la película estirada uniaxialmente en la dirección de la máquina se conduce a un bastidor mientras continúan sujetándose los extremos de la película con pinzas. En la presente invención, puede reforzarse adicionalmente la estructura de fibrillas altamente orientada en la dirección de la máquina estirándose uniaxialmente, y pueden aumentarse los módulos de almacenamiento en la dirección de la máquina y la dirección transversal de la película a alta temperatura, ajustando la temperatura en la etapa de precalentamiento inmediatamente antes del estiramiento de la película en la dirección transversal a de 5 a 15 °C mayor, preferiblemente de 5 a 12 °C mayor y más preferiblemente de 5 a 10 °C mayor que la temperatura de estiramiento en la dirección transversal. Además, se prefiere una temperatura de precalentamiento de este tipo, porque pueden estabilizarse las cadenas moleculares que están insuficientemente orientadas después del estiramiento uniaxial precalentando a alta temperatura, para mejorar la estabilidad dimensional térmica. Cuando la temperatura de precalentamiento es menor que la temperatura de estiramiento más 5 °C, puede conducir a un bajo módulo de almacenamiento a alta temperatura, una dependencia de la temperatura deficiente y/o un fallo para lograr una mejora en la estabilidad dimensional térmica. Por otro lado, cuando la temperatura de precalentamiento es mayor que la temperatura de estiramiento más 15 °C, puede provocar la ruptura de la película en el procedimiento de estiramiento.
La temperatura a la que se estira luego la película en la dirección transversal (temperatura de estiramiento en la dirección transversal) mientras continúan sujetándose los extremos de la película con pinzas es de desde 150 hasta 170 °C, y preferiblemente desde 155 hasta 165 °C.
Desde el punto de vista de reducir la dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento a alta temperatura, la razón de estiramiento en la dirección transversal es de desde 10,5 hasta 20 veces, más preferiblemente desde 11 hasta 19 veces, y lo más preferiblemente desde 11,5 hasta 18 veces. Cuando la razón de estiramiento en la dirección transversal es de menos de 10,5 veces, permanece en gran medida la contribución a la orientación de la estructura de fibrillas, que está altamente orientada en la dirección de la máquina mediante el estiramiento uniaxial. Como resultado, no puede aumentarse no sólo el módulo de almacenamiento en la dirección transversal, sino que también se disminuye el módulo de almacenamiento dentro de la superficie de la película, dando como resultado una película que tiene una dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento a alta temperatura deficiente. Se prefiere aumentar la razón de estiramiento en la dirección transversal, porque puede conferirse la orientación en la dirección transversal mientras que se mantiene un estado altamente orientado en la dirección de la máquina y, por tanto, conduce a un aumento en la tensión de las cadenas moleculares dentro de la superficie. Cuando la razón de estiramiento en la dirección transversal es de más de 20 veces, por otro lado, la película puede ser susceptible a la ruptura durante la formación de la película, dando como resultado posiblemente una productividad deficiente.
En este momento, la razón de estiramiento de área es preferiblemente de 60 veces o más, desde el punto de vista de mejorar la dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento a alta temperatura y mejorar la fiabilidad de funcionamiento a largo plazo en un entorno a alta temperatura, cuando la película se conforma para dar un condensador. En la presente invención, la “razón de estiramiento de área” se refiere a un valor obtenido multiplicando la razón de estiramiento en la dirección de la máquina por la razón de estiramiento en la dirección transversal. La razón de estiramiento de área es preferiblemente de 62 veces o más, más preferiblemente 64 veces o más, todavía más preferiblemente 68 veces o más, y lo más preferiblemente 72 veces o más.
En el procedimiento de tratamiento térmico y tratamiento de relajación posterior, en la producción de la película de polipropileno según la presente invención, se prefiere someter la película a un tratamiento térmico de múltiples etapas, de la siguiente manera. Específicamente, en el tratamiento térmico de múltiples etapas, la película se somete en primer lugar a endurecimiento por calor (tratamiento térmico de la primera etapa) a una temperatura (temperatura de tratamiento térmico de la primera etapa) de desde 145 °C o mayor y 165 °C o menor y menor que la temperatura de estiramiento en la dirección transversal, mientras que se proporciona una relajación de desde el 2 hasta el 20 % en la dirección transversal, manteniéndose la tensión en la dirección transversal mediante la sujeción con pinzas. Posteriormente, la película se somete de nuevo a un tratamiento térmico (tratamiento térmico de la segunda etapa), a una temperatura de 135 °C o mayor y menor que la temperatura de endurecimiento por calor descrita anteriormente (temperatura de tratamiento térmico de la primera etapa), mientras que se mantiene la tensión en la dirección transversal mediante la sujeción con pinzas. Además, la película se somete a endurecimiento por calor (tercer tratamiento térmico) a una temperatura de 80 °C o mayor y menor que la temperatura de endurecimiento por calor descrita anteriormente (temperatura de tratamiento térmico de la segunda etapa), mientras que se mantiene la tensión en la dirección transversal mediante la sujeción con pinzas. Se prefiere un tratamiento térmico de múltiples etapas de este tipo, porque permite aumentar el valor absoluto del módulo de almacenamiento a alta temperatura, para mejorar la dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento a alta temperatura y la estabilidad dimensional térmica y obtener resistencia a la tensión y fiabilidad, cuando se conforma para dar un condensador.
En el tratamiento de relajación, la tasa de relajación es preferiblemente de desde el 2 hasta el 20 %, más preferiblemente desde el 5 hasta el 18 % y todavía más preferiblemente desde el 8 hasta el 15 %, desde el punto de vista de aumentar la estabilidad dimensional térmica. Cuando la tasa de relajación es de más del 20 %, existen casos en los que la película puede estar excesivamente aflojada dentro del bastidor para provocar arrugas en el producto resultante, conduciendo posiblemente a la aparición de irregularidad durante la deposición en fase vapor, o pueden disminuirse las propiedades mecánicas. Cuando la tasa de relajación es menor del 2 %, por otro lado, no puede obtenerse una estabilidad dimensional térmica suficiente, dando como resultado posiblemente una disminución en la capacitancia o destrucción por cortocircuito en un entorno a alta temperatura, cuando la película se conforma para dar un condensador.
Después de someterse al tratamiento térmico de múltiples etapas, la película se conduce fuera del bastidor y se libera de las pinzas que sujetan los extremos de la película en una atmósfera a temperatura ambiente. En la etapa posterior de enrollado de la película mediante un enrollador, se cortan los bordes de la película, y la película que tiene un grosor de 0,5 pm o más y menos de 10 pm se enrolla para obtener un rollo de producto de película. Antes de enrollar la película para dar un rollo, la superficie de la película que debe depositarse en fase vapor se somete preferiblemente a un tratamiento de descarga de corona en aire, gas de nitrógeno, gas de dióxido de carbono o un gas mixto de los mismos, para mejorar la adhesión al metal depositado en fase vapor. Los ejemplos específicos de las condiciones de producción en las que hay que centrarse para obtener la película de polipropileno según la presente invención incluyen las siguientes.
■ La resina de polipropileno tiene un contenido de CXS de menos del 1,5 % en masa.
■ La razón de estiramiento de área durante el estiramiento es de 60 veces o más.
■ La razón de estiramiento en la dirección transversal es de 10,5 veces o más.
■ La temperatura de precalentamiento antes del estiramiento en la dirección transversal es de desde 5 °C hasta 15 °C mayor que la temperatura de estiramiento en la dirección transversal.
■ La temperatura de tratamiento térmico de la primera etapa es una temperatura de 145 °C o mayor y 165 °C o menor y menor que la temperatura de estiramiento en la dirección transversal.
■La temperatura de tratamiento térmico de la segunda etapa es de 135 °C o mayor y menor que la temperatura de tratamiento térmico de la primera etapa.
■La temperatura de tratamiento térmico de la tercera etapa es de 80 °C o mayor y menor que la temperatura de tratamiento térmico de la segunda etapa.
■Se lleva a cabo un tratamiento de relajación en la dirección transversal de desde el 2 hasta el 20 % en la etapa de tratamiento térmico de la primera etapa.
Posteriormente, se proporcionará una descripción de una película laminada con película metálica que incluye la película de polipropileno según la presente invención, un condensador de película que incluye la misma, y los métodos de producción de la película laminada con película metálica y el condensador.
La película laminada con película metálica según la presente invención incluye: la película de polipropileno según la presente invención; y una película metálica dispuesta sobre al menos una superficie de la película. Esta película laminada con película metálica puede obtenerse proporcionando una película metálica sobre al menos una superficie de la película de polipropileno descrita anteriormente según la presente invención.
En la presente invención, el método de proporcionar una película metálica no está particularmente limitado. Por ejemplo, se usa preferiblemente un método en el que aluminio o una aleación de aluminio y zinc se depositan en fase vapor sobre al menos una superficie de la película de polipropileno, para formar una película metálica, tal como una película depositada en fase vapor, que sirve como electrodo interno de un condensador de película. En este método, cualquiera de otros componentes metálicos, tales como níquel, cobre, oro, plata y cromo, también puede depositarse en fase vapor simultánea o secuencialmente con el aluminio. Además, también es posible proporcionar una capa protectora sobre la película depositada en fase vapor, con un aceite o similar. En los casos en los que las superficies superior e inferior de la película de polipropileno tienen diferentes rugosidades superficiales, se prefiere proporcionar una película metálica sobre la superficie con una menor rugosidad, para preparar una película laminada con película metálica, desde el punto de vista de aumentar la resistencia a la tensión.
En la presente invención, la película laminada con película metálica puede someterse a un tratamiento de recocido o un tratamiento térmico a una temperatura específica, si es necesario, después de la formación de la película metálica. Además, también es posible proporcionar un recubrimiento de una resina, tal como poli(óxido de fenileno), sobre al menos una superficie de la película laminada con película metálica, con el fin de aislar o cualquier otro fin.
El condensador de película según la presente invención incluye la película laminada con película metálica según la presente invención.
Por ejemplo, el condensador de película según la presente invención puede obtenerse laminando o enrollando la película laminada descrita anteriormente con película(s) metálica(s) según la presente invención, usando cualquiera de diversos métodos. Un ejemplo preferido del método de producción de un condensador de película enrollada es de la siguiente manera.
Se deposita en fase vapor aluminio a presión reducida sobre una superficie de la película de polipropileno. En este momento, se deposita en fase vapor aluminio en forma de franjas que tienen porciones marginales que se extienden en la dirección de la máquina de la película. Posteriormente, los centros de las respectivas porciones depositadas en fase vapor y los centros de las respectivas porciones marginales se cortan con una cuchilla, para preparar carretes de recogida de tipo cinta, teniendo cada uno una porción marginal en un lado de la superficie. Dos fragmentos de carretes de recogida de tipo cinta, uno que tiene una porción marginal en el lado izquierdo y uno que tiene una porción marginal en el lado derecho, se laminan entre sí de modo que cada porción depositada en fase vapor sobresale de cada porción marginal en la dirección transversal, y se enrollan para obtener un rollo enrollado.
En el caso de realizar deposición en fase vapor sobre ambas superficies de la película, sobre una superficie se deposita en fase vapor aluminio en forma de franjas que tienen porciones marginales que se extienden en la dirección de la máquina, y sobre la otra superficie se deposita en fase vapor aluminio en forma de franjas de modo que las porciones marginales que se extienden en la dirección de la máquina están ubicadas en posiciones correspondientes a los centros de las porciones depositadas en fase vapor sobre el lado posterior de la superficie. Posteriormente, los centros de las porciones marginales sobre las superficies superior e inferior se cortan con una cuchilla, para preparar carretes de recogida de tipo cinta, teniendo cada uno un margen en un lado sobre cada una de ambas superficies (por ejemplo, si existe un margen en el lado derecho sobre la superficie superior, existe un margen en el lado izquierdo sobre la superficie inferior). Un fragmento de los carretes resultantes y un fragmento de una película de disposición en capas no depositada en fase vapor se laminan entre sí de modo que la película metalizada sobresale de la película de disposición en capas en la dirección transversal, y se enrollan para obtener un rollo enrollado.
Se retira el núcleo del rollo enrollado así preparado, y se somete el resultante a prensado. Después de eso, se realiza metallikon (pulverización de metales) en ambos extremos del rollo prensado para preparar electrodos externos, y se sueldan hilos conductores al metallikon (metal pulverizado) para obtener un condensador de película enrollada. Los condensadores de película pueden usarse en una amplia variedad de aplicaciones, tales como aplicaciones de vehículos ferroviarios, aplicaciones automotrices (incluyendo vehículos híbridos y vehículos eléctricos), aplicaciones de generación de energía solar y generación de energía eólica, así como aplicaciones de electrodomésticos generales. El condensador de película según la presente invención también puede usarse de manera adecuada en cualquiera de estas aplicaciones. Además de lo anterior, el condensador de película según la presente invención también puede usarse en diversas aplicaciones, tales como películas de envasado, películas desprendibles, películas de proceso, productos de higiene, suministros agrícolas, materiales de construcción y suministros médicos.
Los métodos de medición de valores característicos y los métodos de evaluación de los efectos en la presente invención son de la siguiente manera.
(1) Grosor de la película
Se midió el grosor de la película de polipropileno en 10 ubicaciones arbitrarias, en una atmósfera de 23 °C y el 65 % de HR, usando un micrómetro electrónico de tipo contacto (modelo K-312 A) fabricado por Anritsu Corporation. El valor medio aritmético de los grosores medidos en las 10 ubicaciones se definió como el grosor de película de la película de polipropileno.
(2) Dependencia de la temperatura de la suma de los módulos de almacenamiento en la dirección de la máquina y la dirección transversal de la película a 125 °C y 135 °C (E' 135 (MD TD)/E' 125 (MD TD)), módulo de almacenamiento en la dirección transversal de la película a 135 °C, tangente del ángulo de pérdidas a 23 °C (tan 823) y la suma de los módulos de almacenamiento en la dirección de la máquina y la dirección transversal de la película a 130 °C (E' 130 (MD TD))
Mediante el uso del aparato y las condiciones mostradas a continuación, se cortó una muestra rectangular de la película de polipropileno (anchura (lado corto): 10 mm * longitud (lado largo) 50 mm), tomando la dirección de longitud de prueba (la dirección de la máquina o la dirección transversal) de la película como la dirección del lado largo. Se fijó la muestra a la parte de mandril del aparato en una atmósfera de 23 °C, y se llevó a cabo la medición aumentando la temperatura desde 23 °C hasta 260 °C. Se dibujó una curva de viscoelasticidadtemperatura mediante el método de viscoelasticidad dinámica, y se leyeron el módulo de almacenamiento a 125 °C (E' 125), el módulo de almacenamiento a 130 °C (E' 130) y el módulo de almacenamiento a 135 °C (E' 135). Se fijó el número de pruebas de medición en n = 3, y se definió el valor medio de los valores medidos como el módulo de almacenamiento en la dirección medida. Se llevó a cabo la medición en cada una de la dirección de la máquina y la dirección transversal de la película. Se calcularon los valores de (E' 135 (MD TD)/E' 125 (MD TD)) y (E' 130 (MD TD)) a partir de los resultados así obtenidos. Además, el valor medio de los valores del módulo de almacenamiento obtenidos como resultados de las mediciones descritas anteriormente en la dirección transversal de la película a 135 °C se definió como el módulo de almacenamiento en la dirección transversal de la película a 135 °C.
Aparato: EXSTAR DMS 6100 (fabricado por Seiko Instruments Inc.)
Modo de prueba: modo de tracción
Distancia entre mandriles: 20 mm
Frecuencia: 1 Hz
Amplitud de deformación: 10,0 pm
Ganancia: 1,5
Valor inicial de amplitud de fuerza: 400 mN
Intervalo de temperatura: de 23 a 260 °C
Velocidad de elevación de temperatura: 2 °C/min
Atmósfera de medición: nitrógeno
Grosor de medición: se usó el grosor de película determinado en el punto (1) anterior.
Además, se determinó la tangente del ángulo de pérdidas a 23 °C (tan 823): dibujando una curva de viscoelasticidad-temperatura mediante el método de viscoelasticidad dinámica; leyendo cada uno del módulo de almacenamiento (E' 23) y el módulo de pérdidas (E” 23); y realizando el cálculo según la siguiente fórmula:
tan 823 = E''23/E' 23.
(3) Esfuerzo de termocontracción en la dirección de la máquina de la película a 135 °C y esfuerzos de termocontracción en la dirección de la máquina y la dirección transversal de la película a 130 °C
Se cortó la película de polipropileno para dar una muestra rectangular que tenía una anchura de 4 mm y una longitud de 50 mm, tomando la dirección de la máquina de la película como el lado largo, y se intercaló la muestra de la película entre los mandriles fabricados de metal de modo que la longitud de prueba fue de 20 mm. Se fijó la muestra intercalada entre los mandriles al siguiente aparato, y se obtuvo una curva de esfuerzo en la dirección de la máquina de la película cuya longitud de prueba se mantuvo constante, mediante el siguiente programa de temperatura. A partir de la curva de esfuerzo así obtenida, se leyó el esfuerzo de contracción de la película a 135 °C. Se fijó el número de pruebas de medición en n = 3, y el valor medio aritmético de los valores medidos se definió como el esfuerzo de contracción. Además, se midió el esfuerzo de termocontracción a 130 °C de la misma manera, en cada una de la dirección de la máquina y la dirección transversal de la película.
Aparato: un analizador termomecánico, TMA/SS6000 (fabricado por Seiko Instruments Inc.)
Modo de prueba: modo de control L
Longitud de prueba: 20 mm
Intervalo de temperatura: de 23 a 200 °C
Velocidad de elevación de temperatura: 10 °C/min
Programa de SS: 0,1 pm/min
Atmósfera de medición: nitrógeno
Grosor de medición: se usó el grosor de la película determinado en el punto (1) anterior.
(4) Termocontracción después del tratamiento térmico a 125 °C durante 15 minutos y termocontracción después del tratamiento térmico a 135 °C durante 10 minutos
Se cortó la película de polipropileno para dar una muestra de rectangular que tiene una longitud de 30 mm y una anchura de 10 mm, tomando la dirección transversal de la película como el lado largo. Se prepararon cinco fragmentos de tales muestras. En cada muestra, se realizaron marcas en posiciones a 5 mm desde los centros de los lados cortos hacia el centro de la película, de modo que la longitud de prueba fue de 20 mm (L). Posteriormente, se envolvió cada probeta en un papel, y se calentó en un horno mantenido a 125 °C sin aplicar una carga al mismo. Después de calentar durante 15 minutos, se sacó la probeta del horno y se enfrió hasta temperatura ambiente. Se midió la longitud (l1) entre las dos marcas descritas anteriormente para cada probeta, y se calculó la termocontracción según la siguiente fórmula:
Termocontracción = {(l<0>-h)/l<0>} x 100 (%).
El valor medio aritmético de los valores medidos para los cinco fragmentos de muestras se definió como la termocontracción.
Además, se midió la termocontracción después de un tratamiento térmico a 135 °C durante 10 minutos de la misma manera.
(5) Resistencias a la ruptura en la dirección de la máquina y la dirección transversal de la película
Se cortó la película de polipropileno para dar una forma rectangular (anchura (lado corto) 10 mm x longitud (lado largo) 150 mm), tomando la dirección de longitud de prueba (la dirección de la máquina o la dirección transversal) de la película como la dirección del lado largo, que va a usarse como muestra de medición. Posteriormente, se fijó la muestra a un medidor de tracción de muestras (Tensilon UCT-100, fabricado por Orientec Co., Ltd.) a una distancia inicial entre mandriles de 20 mm, y se llevó a cabo la prueba de tracción de la película a una velocidad de tracción de 300 mm/min, en un entorno de 23 °C y el 65 % de HR. En este momento, se ajustó la posición de la muestra en la dirección de la longitud de la misma, de modo que el centro de la muestra estaba en las proximidades del punto medio entre los mandriles. Se leyó la carga a la que se había roto la película, y el valor obtenido dividiendo la carga entre el área de la sección transversal (grosor de película x anchura (10 mm)) de la muestra antes de la prueba se definió como el esfuerzo de ruptura (cada uno en unidades de MPa) de la película. Se llevó a cabo la medición cinco veces, para cada una de las muestras para mediciones en la dirección de la máquina y la dirección transversal, y se determinó la resistencia a la ruptura en la dirección de la máquina o la dirección transversal como el valor medio aritmético de los valores medidos. Como grosor de película que va a usarse para calcular el esfuerzo de ruptura, se usó el valor medido en el punto (1) anterior.
(6) Grado de desviación de la forma de rugosidad Ssk (asimetría) de la superficie
Se llevó a cabo la medición usando un dispositivo VertScan 2.0 R5300 GL-Lite-AC, fabricado por Ryoka Systems Inc. Se retiró la componente de variación de una imagen capturada mediante corrección superficial con aproximación polinomial de cuarto orden usando el software de análisis adjunto, y luego se llevó a cabo procesamiento de interpolación (el procesamiento de compensación para los píxeles cuyos datos de altura no pudieron adquirirse, calculándose los datos de altura a partir de los píxeles circundantes). Se obtuvieron los respectivos parámetros basándose en la norma ISO 25178. Se llevó a cabo la medición en cinco ubicaciones arbitrarias sobre una superficie, y se determinó el valor medio aritmético de los valores medidos. Aunque la medición se llevó a cabo sobre ambas superficies de la película, cada valor mostrado en la tabla es el medido en el lado de la superficie que tiene un valor menor de Ssk. Como nota, la superficie en contacto con el tambor de colada habitualmente tiene un valor menor. Las condiciones de medición son las siguientes.
Fabricante: Ryoka Systems Inc.
Nombre del aparato: VertScan 20 R5300 GL-Lite-AC
Condiciones de medición: cámara con CCD SONY HR-57, 1/2 pulgada (1,27 cm)
Lente del objetivo: 10x
Lente intermedia: 0,5x
Filtro de longitud de onda: 520 nm, blanco
Modo de medición: fase
Software de medición: VS-Measure versión 5.5.1
Software de análisis: VS-Viewer versión 5.5.1
Área de medición: 1.252 * 0,939 mm2.
(7) Volumen total de valles que tienen una profundidad de 20 nm o más sobre la superficie de la película Se llevó a cabo la medición de la misma manera que en el punto (6) anterior, y se usó la función de soporte, que es una herramienta de análisis del software adjunto, para realizar un análisis. Para especificar los huecos de los valles que tienen una profundidad de 20 nm o más, se fijó el valor umbral de altura del valle a -20 nm, en la especificación de región de altura. Posteriormente, se leyó el valor del volumen de huecos de valle analizado, y se redondeó a dos dígitos de las cifras significativas. Aunque se llevó a cabo la medición sobre ambas superficies de la película, cada valor mostrado en la tabla es el que se mide en el lado de la superficie sobre la que se determinó el valor de la Ssk en el punto (6) anterior.
(8) Altura media aritmética (Sa) y altura máxima (Sz)
Se llevó a cabo la medición de la misma manera que en el punto (6) anterior. Se retiró la componente de variación de una imagen capturada mediante corrección superficial con aproximación polinomial de cuarto orden usando el software de análisis adjunto, y luego se llevó a cabo procesamiento de interpolación (el procesamiento de compensación para los píxeles cuyos datos de altura no pudieron adquirirse, calculándose los datos de altura a partir de los píxeles circundantes). Se obtuvieron los respectivos parámetros basándose en la norma ISO 25178. Se llevó a cabo la medición en cinco ubicaciones arbitrarias sobre una superficie, y se determinó el valor medio aritmético de los valores medidos. Aunque la medición se llevó a cabo sobre ambas superficies de la película, cada valor mostrado en la tabla es el medido en el lado de la superficie sobre la que se determinó el valor de Ssk en el punto (6) anterior.
(9) Tensión disruptiva de la película a 130 °C (V/pm)
Después de calentar la película en un horno mantenido a 130 °C durante un minuto, se midió la tensión disruptiva en la misma atmósfera según el método B (método de electrodo de placa plana) definido en la norma JIS C2330 (2001) 7.4.11.2. Cabe destacar, sin embargo, que se usó un electrodo obtenido colocando, sobre una placa metálica descrita en el método B en la norma JIS C2330(2001)7.4.11.2, un “caucho conductor E-100 <65>” fabricado por Togawa Rubber Co., Ltd. y que tiene el mismo tamaño que la placa metálica, como electrodo inferior. Se llevó a cabo la prueba de tensión disruptiva 30 veces, y se dividió cada valor medido entre el grosor de la película (medido en el punto (1) anterior), y se convirtió en (V/pm). De los 30 valores medidos (valores calculados) en total, se excluyeron los cinco valores superiores contados a partir del valor máximo y los cinco valores inferiores contados a partir del valor mínimo, y el valor medio de los restantes 20 valores se definió como la tensión disruptiva de la película a 130 °C.
(10) Componente soluble en xileno frío (CXS)
Se disolvió una cantidad de 0,5 g de una resina de polipropileno en el caso de medir la materia prima, o 0,5 g de una muestra de película en el caso de medir la película, en 100 ml de xileno a 135 °C, y se dejó enfriar. Después de eso, se dejó recristalizar la disolución resultante en un baño de agua de temperatura constante a 20 °C durante una hora, y luego se cuantificó el componente de polipropileno disuelto en el filtrado mediante cromatografía de líquidos. La cantidad del componente de polipropileno disuelto en el filtrado se definió como X (g), el valor preciso de 0,5 g de la muestra se definió como X0 (g), y la cantidad de CXS se calculó según la siguiente fórmula:
CXS (%) = (X / X0) x 100
(11) Fracción de meso pentada
Se conformó una resina de polipropileno en el caso de medir la materia prima, o una muestra de película en el caso de medir la película, para dar un polvo mediante congelación y triturado. Se extrajo el polvo resultante con n-heptano a 60 °C durante dos horas para retirar las impurezas y los aditivos en el polipropileno, y luego se secó a presión reducida a 130 °C durante dos o más horas, para obtener una muestra. Se disolvió la muestra así obtenida en un disolvente, y se determinó la fracción de meso pentada (mmmm) mediante 13C-RMN en las siguientes condiciones (unidad: %).
Condiciones de medición
■ Aparato: DRX-500, fabricado por Bruker Corporation
■ Núcleo de medición: núcleo de 13C (frecuencia de resonancia: 125,8 MHz)
■ Concentración de medición: 10 % en masa
■ Disolvente: una disolución mixta 1:3 (razón volumétrica) de benceno y o-diclorobenceno deuterado
■ Temperatura de medición: 130 °C
■ Frecuencia de rotación del espín: 12 Hz
■ Tubo de muestra de RMN: tubo de 5 mm
■ Anchura de pulso: 45° (4,5 ps)
■ Tiempo de repetición de pulso: 10 segundos
■ Punto de datos: 64 K
■ Número acumulado: 10.000 veces
■ Modo de medición: desacoplamiento completo
Condiciones de análisis
Se llevó a cabo transformación de Fourier con un LB (factor de ensanchamiento de línea) de 1, y el pico de mmmm se fijó a 21,86 ppm. Se usa el software WINFIT (fabricado por Bruker Corporation) para dividir los picos. En este momento, se lleva a cabo la división de picos a partir del pico en el lado de campo magnético alto de la siguiente manera. Además, se realiza ajuste automático mediante el software para optimizar la división de picos, y el total de fracciones de picos de mmmm se define como la fracción de meso pentada (mmmm).
(1) mrrm
(2) (3) rrrm (dividido en dos picos)
(4) rrrr
(5) mrmr
(6) mrmm rmrr
(7) mmrr
(8) rmmr
(9) mmmr
(10) mmmm
Se llevó a cabo la misma medición cinco veces en la misma muestra, y el valor medio de las fracciones de meso pentada así obtenidas se definió como la fracción de meso pentada de la muestra.
(12) Punto de fusión de la resina de polipropileno
Mediante el uso de un calorímetro diferencial de barrido (EXSTAR DSC 6220, fabricado por SEIKO Instruments Inc.), se calientan 3 mg de virutas de polipropileno desde 30 °C hasta 260 °C a una velocidad de 20 °C/min en una atmósfera de nitrógeno. Posteriormente, se mantiene la temperatura a 260 °C durante 5 minutos, y luego se reduce hasta 30 °C a una velocidad de 20 °C/min. Además, se mantiene la temperatura a 30 °C durante 5 minutos, y luego se aumenta desde 30 °C hasta 260 °C a una velocidad de 20 °C/min. La temperatura máxima en la curva endotérmica obtenida durante el aumento de temperatura se definió como el punto de fusión de la resina de polipropileno. En los casos en los que puede observarse una pluralidad de temperaturas máximas, la temperatura máxima más alta se definió como el punto de fusión de la resina de polipropileno.
(13) Coeficiente de rozamiento estático (ps)
Se midió el coeficiente de rozamiento estático a 25 °C y el 65 % de HR según la norma JIS K 7125 (1999), usando un medidor de deslizamiento fabricado por Toyo Seiki Co., Ltd. Se llevó a cabo la medición disponiendo en capas películas en la dirección de la máquina de modo que las diferentes superficies de las películas están en contacto. Se llevó a cabo la misma medición cinco veces por muestra, y se calculó el valor medio de los valores medidos resultantes, que va a definirse como el coeficiente de rozamiento estático (ps) de la muestra.
(14) Evaluación de las características del condensador de película (procesabilidad de elementos, resistencia a la tensión y fiabilidad a 120 °C)
Mediante el uso de un aparato de deposición en fase vapor a vacío fabricado por ULVAC, Inc., se depositó en fase vapor aluminio sobre una superficie de la película (sobre la superficie que tiene una tensión de humectación mayor, cuando la tensión de humectación varía entre las superficies superior e inferior), en un denominado patrón de deposición de margen en T (ajustado a un paso (periodo) en la dirección de la máquina de 17 mm y una anchura de fusionado de 0,5 mm, mediante un aceite enmascarador), en el que las porciones marginales están dispuestas en la dirección perpendicular a la dirección de la máquina, a una resistencia de película de 10 Q/sq. Luego se cortó la película para obtener un carrete depositado en fase vapor que tenía una anchura de película de 50 mm (anchura marginal del borde: 2 mm).
Posteriormente, se enrolló un elemento de condensador mediante una máquina de enrollamiento de elementos (KAW-4NHB) fabricada por Kaido Manufacturing Co., Ltd., usando el carrete así obtenido. Después de realizar metallikon (pulverización de metales), se sometió el resultante a un tratamiento térmico a una temperatura de 130 °C durante 8 horas a presión reducida, y se unieron cables conductores, para completar el elemento de condensador.
Mediante el uso de 10 fragmentos de los elementos de condensador así obtenidos, se realizó la denominada prueba de aumento. En la prueba de aumento, se repitió una operación de aplicar una tensión de 250 VDC a cada elemento de condensador a 120 °C, manteniendo la tensión durante 10 minutos, y luego aumentando gradualmente la tensión aplicada progresivamente a una velocidad de 50 VDC/min.
< Evaluación de la procesabilidad de elementos >
Se evaluó el elemento de condensador preparado mediante observación visual, según los siguientes criterios. A: No se observa deformación o arrugamiento del elemento de condensador.
B: Se observa(n) deformación y/o arrugamiento ligeros del elemento de condensador.
C: Se observa(n) deformación y/o arrugamiento notables del elemento de condensador.
Los evaluados como A y B pueden utilizarse, y A indica un mayor rendimiento. Los evaluados como C son difíciles de usar en la práctica.
< Evaluación de la fiabilidad >
Después de aumentar la tensión hasta que la capacitancia electrostática se disminuye en un 12 % o menos en relación con el valor inicial, se desmonta el elemento de condensador para examinar el estado de destrucción, y se evaluó la fiabilidad del condensador según los siguientes criterios.
A: No hay ningún cambio en la forma del elemento, y no se observa destrucción por penetración.
B: No hay ningún cambio en la forma del elemento, pero se observa una destrucción por penetración de menos de 10 capas de película.
C: Se observa un cambio en la forma del elemento o una destrucción por penetración de más de 10 capas de película.
D: La forma del elemento cambia en gran medida para provocar la destrucción del elemento.
Los evaluados como A pueden usarse sin ningún problema y los evaluados como B pueden usarse dependiendo de las condiciones. Los evaluados como C son inferiores en cuanto a rendimiento práctico y los evaluados como D son más inferiores en cuanto a rendimiento práctico.
< Evaluación de la resistencia a la tensión >
Se midió el cambio en la capacitancia electrostática en la prueba de aumento y se representó en un gráfico. La tensión a la que la capacitancia había alcanzado el 70 % del valor inicial se dividió entre el grosor de película (determinado en el punto (1) anterior), y se usó el valor resultante para evaluar la resistencia a la tensión, según los siguientes criterios.
A: 400 V/pm o más
B: 390 V/pm o más y menos de 400 V/pm
C: 380 V/pm o más y menos de 390 V/pm
D: menos de 380 V/pm
Los evaluados como A y B pueden utilizarse, y A indica un rendimiento mayor. Los evaluados como C son inferiores en cuanto a rendimiento práctico y los evaluados como D son más inferiores en cuanto a rendimiento práctico.
Ejemplos
La presente invención se describirá ahora de manera adicionalmente específica, con referencia a los ejemplos. (Ejemplo 1)
Se suministró una resina de polipropileno fabricada por Prime Polymer Co., Ltd., y que tenía una fracción de meso pentada de 0,983, un punto de fusión de 168 °C, una velocidad de flujo de la masa fundida (MFR) de 2,6 g/10 min y un contenido de componente soluble en xileno frío (CXS) del 0,8 % en masa, a una extrusora controlada a una temperatura de 255 °C, y se dejó fundir. Se extruyó en estado fundido la resina fundida en forma de lámina, a través de una boquilla de ranura en forma de T que se había fijado de modo que la temperatura de la resina después de hacerse pasar a través de un filtro de filtración era de 220 °C. Se dejó que la lámina fundida así extruida se adhiriera a un tambor de colada mantenido a 98 °C, con una cuchilla de aire, y se enfrió y solidificó para obtener una película de polipropileno no estirada. Se precalentó la película de polipropileno no estirada hasta 141 °C en etapas, mediante una pluralidad de rodillos, y luego se hizo pasar entre los rodillos que varían en velocidad periférica, en este estado, para estirarse 6,2 veces en la dirección de la máquina. Posteriormente, se condujo la película a un bastidor, y se precalentó a una temperatura de 168 °C (la temperatura de estiramiento en la TD 7 °C), mientras que se continuaban sujetando ambos extremos de la película en la dirección transversal con pinzas. Después de eso, se estiró la película 12,5 veces en la dirección transversal a una temperatura de 161 °C. Luego se sometió la película a un tratamiento térmico a 157 °C mientras que se sometía a una relajación del 10 % en la dirección transversal, como tratamiento térmico de la primera etapa y el tratamiento de relajación, y se sometió adicionalmente a tratamiento térmico a 142 °C mientras que se continuaban sujetando ambos extremos de la película en la dirección transversal con pinzas, como tratamiento térmico de la segunda etapa. Finalmente, se sometió la película a un tratamiento térmico a 111 °C como tratamiento térmico de la tercera etapa, luego se condujo fuera del bastidor, y se liberó de las pinzas que sujetaban los extremos de la película. Posteriormente, se realizó un tratamiento de descarga de corona sobre la superficie de la película (sobre el lado en contacto con el tambor de colada) a una intensidad de tratamiento de 25 Wmin/m2 en aire, y se enrolló una película que tenía un grosor de película de 2,3 pm para dar un rollo de película. Las características de la película de polipropileno y las características del condensador del ejemplo 1 son tal como se muestran en la tabla 1. La película del ejemplo 1 mostró una dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento extremadamente buena. Como condensador, se obtuvieron una excelente procesabilidad de elementos, evaluación de resistencia a la tensión y fiabilidad.
(Ejemplos 2 a 6)
Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo 1, excepto que la temperatura del tambor de colada para enfriar la lámina extruida en estado fundido, la razón de estiramiento en el estiramiento biaxial, así como las condiciones de precalentamiento en la TD, estiramiento en la TD y tratamiento térmico se cambiaron tal como se muestra en la tabla 1, para obtener: una película de polipropileno que tenía un grosor de 2,3 pm en el ejemplo 2; una película de polipropileno que tenía un grosor de 2,4 pm en el ejemplo 3; una película de polipropileno que tenía un grosor de 2,4 pm en el ejemplo 4; una película de polipropileno que tenía un grosor de 2,3 pm en el ejemplo 5; y una película de polipropileno que tenía un grosor de 6,0 pm en el ejemplo 6.
Las características de las películas de polipropileno y las características de los condensadores de los respectivos ejemplos son tal como se muestran en la tabla 1. La película de polipropileno del ejemplo 2 mostró una buena dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento. Como condensador, aunque se produjeron arrugas ligeramente durante el procesamiento de la misma, se obtuvo una excelente resistencia a la tensión, y la fiabilidad estaba en un nivel que permite su uso práctico sin problemas. La película de polipropileno del ejemplo 3 mostró una dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento extremadamente buena, y, como condensador, se obtuvieron una excelente procesabilidad de elementos, evaluación de resistencia a la tensión y fiabilidad. La película de polipropileno del ejemplo 4 mostró una buena dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento. Como condensador, aunque se produjeron arrugas ligeramente durante el procesamiento de la misma, la evaluación de la resistencia a la tensión fue alta, y la fiabilidad estaba en un nivel que permite su uso práctico sin problemas. La película de polipropileno del ejemplo 5 mostró una buena dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento. Como condensador, aunque se produjeron arrugas ligeramente durante el procesamiento de la misma, la evaluación de la resistencia a la tensión fue alta, y la fiabilidad estaba en un nivel que permite su uso práctico sin problemas. La película de polipropileno del ejemplo 6 mostró una buena dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento. Como condensador, se obtuvieron una excelente procesabilidad y una alta evaluación de resistencia a la tensión, y la fiabilidad estaba en un nivel que permite su uso práctico sin problemas.
(Ejemplo 7)
Se suministró una resina de polipropileno fabricada por Prime Polymer Co., Ltd., y que tenía una fracción de meso pentada de 0,975, un punto de fusión de 166 °C, una velocidad de flujo de la masa fundida (MFR) de 3,0 g/10 min y un contenido de componente soluble en xileno frío (CXS) del 1,7 % en masa, a una extrusora controlada a una temperatura de 260 °C, y se dejó fundir. Se extruyó en estado fundido la resina fundida en forma de lámina, a través de una boquilla de ranura en forma de T que se había fijado de modo que la temperatura de la resina después de hacerse pasar a través de un filtro de filtración era de 260 °C. Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo 1, excepto que la temperatura del tambor de colada para enfriar la lámina extruida en estado fundido, la razón de estiramiento en el estiramiento biaxial, así como las condiciones de precalentamiento en la TD, estiramiento en la TD y tratamiento térmico se cambiaron tal como se muestra en la tabla 1, para obtener una película de polipropileno que tenía un grosor de 2,3 pm en el ejemplo 7. La película de polipropileno del ejemplo 7 mostró una buena dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento. Como condensador, se obtuvieron una excelente procesabilidad y una alta evaluación de resistencia a la tensión, y la fiabilidad estaba en un nivel que permite su uso práctico sin problemas.
(Ejemplo comparativo 1)
Se suministró una resina de polipropileno fabricada por Prime Polymer Co., Ltd., y que tenía una fracción de meso pentada de 0,985, un punto de fusión de 168 °C, una velocidad de flujo de la masa fundida (MFR) de 2,6 g/10 min y un contenido de componente soluble en xileno frío (CXS) del 1,6 % en masa, a una extrusora controlada a una temperatura de 260 °C, y se dejó fundir. Se extruyó en estado fundido la resina fundida en forma de lámina, a través de una boquilla de ranura en forma de T que se había fijado de modo que la temperatura de la resina después de hacerse pasar a través de un filtro de filtración era de 260 °C. Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo 1, excepto que la temperatura del tambor de colada para enfriar la lámina extruida en estado fundido, la razón de estiramiento en el estiramiento biaxial, así como las condiciones de precalentamiento en la TD, estiramiento en la TD y tratamiento térmico se cambiaron tal como se muestra en la tabla 1, para obtener una película de polipropileno que tenía un grosor de 2,4 pm en el ejemplo comparativo 1. Las características de la película de polipropileno y las características del condensador del ejemplo comparativo 1 son tal como se muestran en la tabla 1.
En la película de polipropileno del ejemplo comparativo 1, la dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento era insuficiente, porque la temperatura de precalentamiento en la T<d>y la temperatura de estiramiento en la TD eran iguales. Además, hubo casos en los que se produjeron arrugas durante el procedimiento de transporte del rollo, y en los que se observó la presencia de arrugas en el elemento de condensador resultante. El motivo para esto se supone que es que la eliminación de la deformación durante el estiramiento era insuficiente, porque la temperatura de precalentamiento en la TD y la temperatura de estiramiento en la TD eran iguales, y porque la temperatura de tratamiento térmico de la primera etapa después del estiramiento transversal era baja. Además, la tensión disruptiva de la película a 130 °C también era baja, y la fiabilidad del condensador resultante estaba en un nivel que podía provocar problemas en el uso práctico, puesto que se observaron cambios en la forma del elemento.
(Ejemplos comparativos 2 y 3)
Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo 1, excepto que la temperatura del tambor de colada para enfriar la lámina extruida en estado fundido, la razón de estiramiento en el estiramiento biaxial, así como las condiciones de precalentamiento en la TD, estiramiento en la TD y tratamiento térmico se cambiaron tal como se muestra en la tabla 1, para obtener una película de polipropileno que tenía un grosor de 2,3 pm en el ejemplo comparativo 2 y una película de polipropileno que tenía un grosor de 2,3 pm en el ejemplo comparativo 3. Las características de las películas de polipropileno y las características de los condensadores de los respectivos ejemplos comparativos son tal como se muestran en la tabla 1. La película de polipropileno del ejemplo comparativo 2 mostró una dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento insuficiente y una baja tensión disruptiva de la película a 130 °C, porque la razón de estiramiento de área era baja, la temperatura de precalentamiento en la TD y la temperatura de estiramiento en la TD eran iguales, y no se realizó ningún tratamiento térmico. Además, puesto que la forma del elemento cambió en gran medida para provocar la destrucción del elemento, y también se evaluó la resistencia a la tensión como insuficiente, la fiabilidad del condensador resultante estaba en un nivel prácticamente inutilizable. La película de polipropileno del ejemplo comparativo 3 mostró una dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento insuficiente y una baja tensión disruptiva de la película a 130 °C, porque la razón de estiramiento en la dirección transversal era baja. Además, puesto que se observaron cambios en la forma del elemento, y también se evaluó la resistencia a la tensión como algo insuficiente, la fiabilidad del condensador resultante estaba en un nivel que podía provocar problemas en su uso práctico.
(Ejemplo comparativo 4)
Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo 1, excepto que se usó una resina de polipropileno fabricada por Prime Polymer Co., Ltd., y que tenía una fracción de meso pentada de 0,968, un punto de fusión de 164 °C, una velocidad de flujo de la masa fundida (MFR) de 3,2 g/10 min y un contenido de componente soluble en xileno frío (CXS) del 1,9 % en masa, y que la temperatura del tambor de colada para enfriar la lámina extruida en estado fundido, la razón de estiramiento en el estiramiento biaxial, así como las condiciones de precalentamiento en la TD, estiramiento en la TD y tratamiento térmico se cambiaron tal como se muestra en la tabla 1, para obtener una película de polipropileno que tenía un grosor de 2,4 pm.
Las características de la película de polipropileno y las características del condensador de la película de polipropileno del ejemplo comparativo 4 son tal como se muestran en la tabla 1. La película de polipropileno mostró una dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento insuficiente y una baja tensión disruptiva de la película a 130 °C, porque la materia prima de polipropileno tenía una baja estereorregularidad y un alto contenido de CXS. Además, puesto que la forma del elemento cambió en gran medida para provocar la destrucción del elemento, y también se evaluó la resistencia a la tensión como insuficiente, la fiabilidad del condensador resultante estaba en un nivel prácticamente inutilizable.
(Ejemplo comparativo 5)
La película de polipropileno del ejemplo comparativo 5 es una película de polipropileno producida mediante el método descrito en el ejemplo 1 en el documento de patente 1 (WO2015/146894). Las características de la película de polipropileno y las características del condensador del ejemplo comparativo 5 son tal como se muestran en la tabla 1. Hubo casos en los que se produjeron arrugas durante el procedimiento de transporte del rollo, y en los que se observó la presencia de arrugas en el elemento de condensador resultante. Esto es debido a una eliminación insuficiente de la deformación durante el estiramiento, porque la temperatura de precalentamiento en la TD y la temperatura de estiramiento en la TD eran iguales, y porque la temperatura de tratamiento térmico de la primera etapa después del estiramiento transversal era baja. Además, la tensión disruptiva de la película a 130 °C también era baja, y la fiabilidad del condensador estaba en un nivel para dar como resultado un rendimiento deficiente en su uso práctico, puesto que la forma del elemento cambió en gran medida para provocar la destrucción del elemento.
(Ejemplo comparativo 6)
Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo 1, excepto que la temperatura del tambor de colada para enfriar la lámina extruida en estado fundido, la razón de estiramiento en el estiramiento biaxial, así como las condiciones de precalentamiento en la TD, estiramiento en la TD y tratamiento térmico se cambiaron tal como se muestra en la tabla 1, y que se precalentó la película hasta 140 °C después del estiramiento biaxial, y se volvió a estirar longitudinalmente 1,2 veces, para obtener una película de polipropileno que tenía un grosor de 2,3 pm. Las características de la película de polipropileno y las características del condensador del ejemplo comparativo 6 son tal como se muestran en la tabla 1. Puesto que la razón de estiramiento en la dirección transversal era baja, la película mostró un módulo de almacenamiento insuficiente y una baja tensión disruptiva de la película a 130 °C. Además, se enrolló de manera apretada el elemento debido a la termocontracción en la dirección MD en un entorno a alta temperatura para provocar la aparición de una destrucción por cortocircuito, y la forma del elemento cambió en gran medida para provocar la destrucción del elemento, dando como resultado una fiabilidad deficiente del condensador. El motivo para esto se supone que es la deformación restante en la dirección MD. Por otro lado, la procesabilidad estaba en un nivel sin problemas, pero hubo casos en los que la ruptura de la película se produjo durante el nuevo estiramiento longitudinal.
(Ejemplo comparativo 7)
Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo 1, para obtener una lámina extruida en estado fundido. Se sometió la lámina así obtenida a un tratamiento térmico en un horno a 140 °C durante 3 minutos, para obtener una película no estirada que tenía un grosor de 200 pm. Las características de la película de polipropileno y las características del condensador del ejemplo comparativo 7 son tal como se muestran en la tabla 1. Puesto que no se realizó ningún estiramiento biaxial, la película mostró una dependencia de la temperatura del módulo de almacenamiento insuficiente y una baja tensión disruptiva de la película a 130 °C. Además, la tensión disruptiva estaba fuera del intervalo de medición admisible puesto que la película es gruesa, y no se podía realizar el procesamiento para dar un condensador.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Película de polipropileno, en la que la relación entre la suma (E' 135 (MD TD)) de los módulos de almacenamiento en la dirección de la máquina y la dirección transversal de dicha película, tal como se determinan mediante medición de viscoelasticidad en sólidos a 135 °C, tal como se describe en la descripción, y la suma (E' 125 (MD TD)) de dichos módulos de almacenamiento, tal como se determinan mediante medición de viscoelasticidad en sólidos a 125 °C, tal como se describe en la descripción, satisface la siguiente fórmula:
E' 135 (MD TD)/E' 125 (MD TD) > 0,7.
2. Película de polipropileno según la reivindicación 1, en la que el módulo de almacenamiento en la dirección transversal de dicha película, tal como se determina mediante medición de viscoelasticidad en sólidos a 135 °C, tal como se describe en la descripción, es de 0,8 GPa o más.
3. Película de polipropileno según la reivindicación 1 ó 2, en la que el valor de esfuerzo de termocontracción en la dirección de la máquina de dicha película, tal como se determina usando un analizador termomecánico a 135 °C, tal como se describe en la descripción, es de 2,0 MPa o menos.
4. Película de polipropileno según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la termocontracción en la dirección transversal de dicha película, tal como se determina sometiendo dicha película a un tratamiento térmico a 135 °C durante 10 minutos, tal como se describe en la descripción, es del 1 % o menos.
5. Película de polipropileno según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que, cuando dicha película se disuelve completamente en xileno y luego se deja precipitar a temperatura ambiente, la cantidad de componente de polipropileno disuelto en xileno (componente soluble en xileno frío: CXS) es de menos del 1,5 % en masa.
6. Película de polipropileno según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que la suma (E' 130 (MD TD)) de los módulos de almacenamiento en la dirección de la máquina y la dirección transversal de dicha película, tal como se determinan mediante medición de viscoelasticidad en sólidos a 130 °C, tal como se describe en la descripción, es de 1,6 GPa o más.
7. Película de polipropileno según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el valor de esfuerzo de termocontracción en la dirección de la máquina de dicha película a 130 °C, determinado tal como se describe en la descripción, es de 2,0 MPa o menos.
8. Película de polipropileno según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el valor de esfuerzo de termocontracción en la dirección transversal de dicha película a 130 °C, determinado tal como se describe en la descripción, es de 2,0 MPa o menos.
9. Película de polipropileno según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la termocontracción en la dirección transversal de dicha película, tal como se determina sometiendo dicha película a un tratamiento térmico a 125 °C durante 15 minutos, tal como se describe en la descripción, es del 0,6 % o menos.
10. Película de polipropileno según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la que la tangente del ángulo de pérdidas (tan 823) en la dirección transversal de dicha película, tal como se determina mediante medición de viscoelasticidad en sólidos a 23 °C, tal como se describe en la descripción, es de 0,06 o menos.
11. Película de polipropileno según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que el grado de desviación de la forma de rugosidad (Ssk) sobre al menos una superficie de dicha película, determinado tal como se describe en la descripción, es de más de -10 y menos de 100.
12. Película de polipropileno según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en la que el volumen total de valles que tienen una profundidad de 20 nm o más en una región de 1.252 pm x 939 pm, sobre al menos una superficie de dicha película, determinado tal como se describe en la descripción, es de desde 1 hasta 12.000 pm3.
13. Película de polipropileno según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en la que la rugosidad media aritmética Sa sobre al menos una superficie de dicha película, determinada tal como se describe en la descripción, es de desde 10 hasta 60 nm, y la altura máxima Sz sobre al menos una superficie de la misma es de desde 100 hasta 1.000 nm.
14. Película laminada con película metálica que comprende:
la película de polipropileno según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13; y
una película metálica dispuesta sobre al menos una superficie de dicha película.
15. Condensador de película que comprende la película laminada con película metálica según la reivindicación 14.
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