電容器包覆用聚酯基熱收縮管及其製備方法
2024-03-01 00:56:15
專利名稱：電容器包覆用聚酯基熱收縮管及其製備方法
技術領域：
本發明涉及電容器(condenser)包覆用聚酯基熱收縮管及其製備方法，尤其是指用於包覆電解電容器以對電解電容器進行保護和電絕緣的聚酯基熱收縮管及其製備方法。
例如，將應用於電解電容器的熱收縮管在230～250℃加熱2～3秒鐘，熱收縮管便發生收縮。使用70～80℃的水洗滌後，將電解電容器上的熱收縮管在160℃乾熱處理3分鐘，進行乾燥和耐熱試驗。為了測試包覆層，需對熱收縮管進行針孔測試和抗動態負荷試驗。
儘管PVC基熱收縮管被廣泛地用於包覆電解電容器，但是在經過針孔測試後，由於PVC樹脂的強度和耐熱性低，該熱收縮管在乾熱處理狀態下很容易撕裂，產生許多缺陷，幾乎不能通過抗動態負荷試驗。因此，有必要研製一種強度和耐熱性能更加優良的樹脂來包覆電解電容器。此外，由於PVC樹脂不能回收利用，且在焚燒處理過程中產生二噁英，造成嚴重的環境汙染，因此，許多國家都避免使用PVC樹脂。由於上述原因，許多國家都在對PVC樹脂的替代材料進行大量的研究。
作為尋找一種替代樹脂的嘗試，日本特許公開專利NO.1974-32972報導了一種用於電容器的聚酯基熱收縮管。在乾熱處理下，該熱收縮管能夠收縮並緊緊地結合到電容器的部件上，這樣就對電容器的保護和電絕緣起到非常有效的作用。
當熱收縮管用於電容器並產生收縮時，熱收縮管就被包覆在電容器的上、下末端，並且緊緊結合到電容器側面的彎曲部位上。這種附著將影響包覆熱收縮管在包覆及收縮過程後的高溫洗滌及乾燥過程中的變形。韓國專利申請No.2000-2686公開了一種能夠獲得高附著性的樹脂組合物。
近來，由於將熱收縮管包覆在電容器上的方法是在高速下以自動化方式進行的，包覆過程中熱收縮管和電容器之間的滑爽性已變得極為重要。在高速包覆過程中，良好的滑爽性將有利於熱收縮管以規則的形式包覆在電容器上，但不會粘附電容器表面。
因此，本發明的目的是提供一種聚酯基熱收縮管，由於該熱收縮管不僅具有優良的滑爽性，且在包覆和收縮步驟完成後，在乾熱處理時該樹脂緊緊結合到電容器的部件上，從而確保電容器的有效保護和電絕緣，因此能應用於電容器的高速包覆工藝。
為達到以上目標，本發明提供了一種電容器包覆用聚酯基熱收縮管，該熱收縮管包含作為主要組分的聚酯樹脂或聚酯共聚物樹脂和0.01～3重量％的平均粒徑為0.5～3.5μm的外加顆粒，該熱收縮管的滑爽性在300～800g範圍內。
下面，對本發明進行詳細闡述。
構成本發明熱收縮管的熱塑性聚酯樹脂可以是聚對苯二甲酸乙二酯(其中酸組分為對苯二甲酸，二元醇組分為乙二醇)；含有與高含量的對苯二甲酸混合的二元羧酸作為酸組分的共聚物，其中所述二元羧酸包括間苯二酸、萘二甲酸(naphthalene dicarboxylic acid)、二苯氧基乙烷二羧酸、二苯基二羧酸或二苯醚二羧酸；含有與乙二醇混合作為二元醇組分的丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、新戊二醇或聚乙二醇的共聚物；或這些聚酯的混合物。
優選的聚酯樹脂是含有1～15摩爾％的萘二甲酸乙二酯(ethylenenaphthalate)組分和85～99摩爾％的對苯二甲酸乙二酯組分的共聚物聚酯樹脂，其特性粘度為0.65～1.0dl/g。
儘管該共聚物聚酯樹脂可以單獨使用，但是也可和熔融有顏料的聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組合使用以製備混合的樹脂組合物，該組合物中含80～99重量％的聚酯樹脂和1～20重量％的含顏料的聚對苯二甲酸丁二酯樹脂。
包含1～15摩爾％的萘二甲酸乙二酯組分和85～99摩爾％的對苯二甲酸乙二酯組分的共聚物聚酯樹脂可以是聚對苯二甲酸乙二酯和用預定量的萘二甲酸二甲酯進行共聚反應獲得的聚對苯二甲酸乙二酯共聚物的混合物，它包含1～15摩爾％的萘二甲酸乙二酯作為共聚物組分。
優選地，萘二甲酸乙二酯共聚物組分的用量為1～15摩爾％，該用量確保了所得的聚對苯二甲酸乙二酯共聚物具有最優的結晶度，從而利於管的成型。
如果萘二甲酸乙二酯共聚物組分的含量小於1摩爾％，熱收縮管就難以成型。反之，如果用量超過15摩爾％，該聚酯基熱收縮管的結晶度就會大大降低，從而降低了管的熱穩定性能。
參照已知的聚對苯二甲酸乙二酯樹脂的製備方法，可容易地製備出包含有萘二甲酸乙二酯共聚物成分的聚對苯二甲酸乙二酯共聚物。例如，在包括對苯二甲酸或其酯-形成衍生物與乙二醇或其酯-形成衍生物反應的聚酯製備過程中，可以用萘二甲酸或其衍生物代替1～15摩爾％的酸組分。
聚萘二甲酸乙二酯—聚對苯二甲酸乙二酯共聚多酯樹脂的特性粘度優選範圍為0.65～1.0。因為，當其特性粘度大於0.65時，聚萘二甲酸乙二酯—聚對苯二甲酸乙二酯共聚多酯樹脂的分子量足以使樹脂獲得良好的機械性能；如果其特性粘度大於1.0，就不可能形成厚度小於150μm的薄膜。
另外，添加外加顆粒是為了確保本發明熱收縮管具有高滑爽性。外加顆粒會在管表面形成突起，從而使管和電容器之間具有滑爽性。外加顆粒可以包括無機顆粒，如碳酸鈣、滑石、粘土、雲母、矽酸鋁、矽石(二氧化矽)、偏矽酸鈣或三水氧化鋁；有機顆粒，如特氟隆粉末；或它們的混合物。最優選矽石或滑石。
外加顆粒的加入改變了管的結晶度，並因此提高了管的性能，如附著性、耐乾熱性等。因此，外加顆粒的顆粒尺寸、分布和含量非常重要。
外加顆粒的尺寸優選為0.5～3.5μm。如果外加顆粒的尺寸小於0.5μm，管就不會獲得最佳的滑爽性。反之，如果外加顆粒的尺寸大於3.5μm，外加顆粒的尺寸分布就會降低，從而使管的滑爽性惡化。
為了保證良好的附著性能和耐乾熱性能，外加顆粒的含量優選為0.01～3重量％。如果外加顆粒的含量超過3重量％，管的結晶度就會急劇下降，從而導致不具有收縮性能，並導致外加顆粒與管的附著性降低。
滑爽性採用滑爽性測試儀來測量，該測試儀是一個帶有輔助工具的推拉式刻度儀。
如果需要的話，本發明的聚對苯二甲酸乙二酯共聚多酯樹脂中可以混入添加劑，如穩定劑、顏料、染料、粘土、抗添加劑(antiadditive)、阻燃劑等來製備熱收縮管。
在上述共聚多酯樹脂中加入含有顏料的聚對苯二甲酸丁二酯使控制樹脂組合物的結晶速度並保證容易成型成為可能。如果將熱收縮管包覆在電容器上，並在170℃乾熱處理3分鐘，電容器部件中的間隙的形成是可以避免的。上述含有顏料的聚對苯二甲酸丁二酯的用量優選為1～20重量％。如果其含量小於1重量％，則對上述樹脂混合物的結晶速度沒有影響。反之，如果其用量大於20重量％，則樹脂混合物的結晶速度會急劇增加，從而導致難以形成取向管。聚對苯二甲酸丁二酯中顏料的用量優選為10～30重量％。
為了精確控制結晶速度，本發明熱收縮管組合物中還可以含有0.01～1.0重量％的苯甲酸或硬脂酸的金屬鹽。苯甲酸或硬脂酸的金屬鹽的加入可以改變在一定程度上依賴於電容器的容積的結晶速度，從而提高耐熱性。
為了提高管的柔韌性和附著性，本發明熱收縮管組合物還可以含有1～5重量％的聚酯彈性體。
下面，將給出根據本發明的聚酯基熱收縮管的製備方法。
製備熱收縮管，通過例如管式法或充氣法的成型方法將含有聚對苯二甲酸丁二酯共聚多酯樹脂的對苯二甲酸乙二酯共聚物組合物熔融擠出成型為管狀體，然後進行雙軸取向。在這方面，可以通過以下任一種方法將外加顆粒加入到共聚物樹脂中一種方法是在共聚物樹脂的聚合反應過程中加入外加顆粒；另一種方法是在擠出前將含有預定含量的外加顆粒的配料或聚合物樹脂與共聚物樹脂混合；還有一種方法是將外加顆粒直接和共聚物樹脂混合。
製備熱收縮管的方法包含，例如，(a)將共聚物組合物從管狀模具中擠出，形成未取向的管狀體；(b)在冷浴中將所述管狀體快速冷卻；和(c)在高於共聚物或共聚物混合物的二級轉變溫度，而低於其流點的溫度下加熱，同時充入壓縮氣體(如空氣和氮氣)，以使管狀體在橫向(TD)取向，與此同時，通過差速輥(differential speed roll)沿著機器方向(MD)牽引管狀體。這種雙軸取向可以管狀體的擠出過程中或者是將管狀體纏繞於輥上之後進行。在製備非牽引管狀體時，經過雙軸取向的熱收縮管的厚度優選為50～100μm。未取向的管狀體雙軸取向後，熱收縮管在沸水中的收縮率在橫向方向優選為40％～60％，在機器方向優選為5％～15％。取向後，熱收縮管的放大倍數在橫向方向優選為1.7～2.5，在機器方向優選為1～1.5。
如上所述，用於電解電容器包覆用聚酯基熱收縮管的一種樹脂組合物包括80～99重量％的共聚物樹脂，它含有1～15摩爾％的聚萘二甲酸乙二酯和85～99摩爾％的聚對苯二甲酸乙二酯，特性粘度為0.65～1.0dl/g；0.01～3重量％的外加顆粒，如矽石或滑石，平均顆粒直徑為0.5～3.5μm；和1～20重量％的含有熔融有顏料的聚對苯二甲酸丁二酯的樹脂。將該熱收縮管應用於電容器(該電容器長度為24mm，外徑為12.5mm，表面有不平整結構，所述不平整結構形成於距離電容器底部2～5mm的部分，其中不平整結構的最深部分的直徑為11mm並位於電容器底部上方4mm處)上，這樣，在包覆和收縮步驟後的乾熱處理(170℃，3分鐘)下電容器的部件之間基本上沒有空隙形成。另外，甚至在用100℃的水洗滌3分鐘後，所述管依舊具有與電容器的優異附著性。
具體實施方案下文將通過以下示例來詳細描述本發明，但這些例子並不是想限制本發明的範圍。
在150℃的熱空氣乾燥箱中乾燥6小時後，將下述組分95.4重量％的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)通過共聚合5摩爾％萘二甲酸二甲酯獲得，並含有0.5重量％的平均直徑為2μm的滑石；2.5重量％的聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂，其含有30重量％的顏料；0.1重量％的硬脂酸鈉；和2重量％的聚酯彈性體混合，並從擠出機(裝備有環狀模具，柱體溫度為220～280℃，模溫為260℃)中擠出，形成外徑為7mm，厚度為150μm的管狀體。再將所獲得的管狀體置於40℃的水浴中冷卻，並繞在輥上。
使用0.7kg/cm2的壓縮空氣吹向管狀體的末端的同時，用90℃的熱水使管狀體膨脹，同時，通過差速輥使管狀體在機器方向的張力作用下雙軸取向。以10m/min的取向速度進行雙軸取向後，機器方向的放大倍數為1.05，而橫向的放大倍數為2.0。
這樣得到的熱收縮管的內徑為13.3mm，厚度為75μm，橫向收縮率為48％，機器方向的收縮率為8％。實施例2～5及對比實施例1～5除了表1中列出的組成和加工條件外，採取與實施例1中相同的方式進行。
表1
試驗實施例通過以下性能來對上述實施例1～5和對比實施例1～5中得到的熱收縮管進行評價。
(1)滑爽性滑爽性採用滑爽性測試儀測量，該測試儀是一個裝有輔助工具的推拉式刻度儀。試驗表明，當滑爽值在300～800g的範圍內時，可使熱收縮管進行高速包覆。
(2)包覆附著性能將每個如此製得的熱收縮管應用到直徑為12.5mm的電容器上，使熱收縮管在260～280℃下收縮8秒鐘進行熱處理，使電容器緊緊地結合到管上。
○表示緊緊結合到電容器的外壁上，和×表示沒有緊緊結合到電容器的外壁上，有突起形成。
(3)耐溼熱性能每個這樣製得的熱收縮管應用到直徑為12.5mm的電容器上，在260～280℃下收縮8秒鐘進行熱處理。然後在100±2℃下將緊緊結合到管子上的電容器溼熱處理10分鐘。
○表示緊緊結合到電容器的外壁上，和×表示沒有緊緊結合到電容器的外壁上，有突起形成。
(4)耐高溫性能每個這樣製得的熱收縮管應用到直徑為12.5mm的電容器上，在260～280℃下收縮8秒鐘進行熱處理。然後在170±5℃下將緊緊結合到管子上的電容器乾熱處理3分鐘。
○表示緊緊結合到電容器的外壁上，和×表示沒有緊緊結合到電容器的外壁上，有突起形成。
表2
如上所述，由於熱收縮管具有良好的滑爽性，可以應用於高速的包覆工藝，從而可以提高工作效率，包覆和收縮步驟之後，在乾熱處理條件下，熱收縮管緊緊結合到電容器的部件上，這樣就又確保了電容器的電絕緣和保護的有效性，其中所述熱收縮管是由這些組分製備的添加有可以提高滑爽性的外加顆粒的聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、含有顏料的聚對苯二甲酸丁二酯、硬脂酸鈉或彈性體。
儘管已經用當前認為最切合實際和優選的實施方案描述本發明，但是並不能理解為本發明僅限制於已披露的實施方案，相反，應該理解，本發明包括在所附權利要求中的精神和範圍內的各種改進和等同配置。
權利要求
1.一種電容器包覆用聚酯基熱收縮管，所述熱收縮管包含聚酯樹脂或共聚多酯樹脂作為主要組分，和0.01～3重量％的平均顆粒直徑為0.5～3.5μm的外加顆粒，所述熱收縮管具有300～800g的滑爽性。
2.如權利要求1所述的電容器包覆用聚酯基熱收縮管，其中所述外加顆粒包括滑石或矽石。
3.如權利要求1所述的電容器包覆用聚酯基熱收縮管，其中所述的聚酯樹脂或共聚多酯樹脂包括包含1～15摩爾％的聚萘二甲酸乙二酯和85～99摩爾％的聚對苯二甲酸乙二酯、特性粘度為0.65～1.0dl/g的共聚物樹脂。
4.如權利要求1所述的電容器包覆用聚酯基熱收縮管，其中所述的聚酯樹脂或共聚多酯樹脂包括包含如下組分的混合樹脂80～99重量％的共聚物樹脂，其包含1～15摩爾％的聚萘二甲酸乙二酯和85～99摩爾％的聚對苯二甲酸乙二酯，特性粘度為0.65～1.0dl/g；和1～20重量％的包含熔融有顏料的聚對苯二甲酸丁二酯的樹脂。
5.如權利要求1所述的電容器包覆用聚酯基熱收縮管，其中所述的聚酯樹脂或共聚多酯樹脂包括包含如下組分的混合樹脂80～99重量％的共聚物樹脂，其包含1～15摩爾％的聚萘二甲酸乙二酯和85～99摩爾％的聚對苯二甲酸乙二酯，特性粘度為0.65～1.0dl/g；1～20重量％的包含熔融有顏料的聚對苯二甲酸丁二酯的樹脂；和0.01～1.0重量％的苯甲酸或硬脂酸的金屬鹽。
全文摘要
公開了一種電容器包覆用聚酯基熱收縮管。該熱收縮管包括聚酯樹脂或共聚多酯樹脂作為主要組分和外加顆粒例如滑石或矽石,以提供一定範圍內的滑爽性,由於具有良好的滑爽性,該熱收縮管可以應用於高速包覆工藝,從而提高工作效率,包覆和收縮步驟完成後,在乾熱處理下,熱收縮管緊緊結合到電容器的部件上,從而確保了電容器的保護和電絕緣的有效性。
文檔編號B29D24/00GK1350311SQ0113680
公開日2002年5月22日 申請日期2001年10月24日 優先權日2000年10月24日
發明者宋浚明, 金暎奭, 樸種珉, 宋璟鍾 申請人:可隆株式會社, 無嶝株式會社