DE3231013A1 - Improved synthetic resin film with structured surface layer, process for the production thereof and electric capacitor produced therewith - Google Patents
Improved synthetic resin film with structured surface layer, process for the production thereof and electric capacitor produced therewithInfo
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Description
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1, River Road
Schenectady, N. Y., U.S.A.1, River Road
Schenectady, NY, USA
Verbesserter Kunstharzfilm mit strukturierter Oberflä- \\ chenschicht, Verfahren zu seiner Herstellung und damit $ hergestellter elektrischer Kondensator \ Improved synthetic resin film having a structured surface-\\ chenschicht, process for its preparation and produced electrical capacitor $ \
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kunstharzfilm mit struk turierter oder aufgerauhter Oberfläche, insbesondere auf einen Hazy-Polypropylenfilm als Dielektrikum, hauptsächlich zur Verwendung in elektrischen Kondensatoren, sowie Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to a synthetic resin film with a structured or roughened surface, in particular to a Hazy polypropylene film as a dielectric, mainly for use in electrical capacitors and processes for their manufacture.
Die US-PS 4 255 381 derselben Anmelderin offenbart ein Blasenverfahren zur Herstellung eines Films mit struktu-The US-PS 4 255 381 of the same applicant discloses a bubble process for producing a film with struc-
(Rl(Rl
rierter oder rauher Oberfläche, als Hazy v -Polypropylenfilm bezeichnet, bei dem heiße Polypropylenschmelze in Rohrform aus einer Düse extrudiert, das Rohr auf einem Dorn gekühlt, erneut erwärmt und zu einer biaxial gereckten Blase aufgeblasen wird. Die Blase wird dann in Filmstreifen, insbesondere als dielektrisches Material für elektrische Kondensatoren, geschlitzt.rougher or rough surface, known as Hazy v polypropylene film, in which hot polypropylene melt is extruded in tube form from a nozzle, the tube is cooled on a mandrel, reheated and inflated to form a biaxially stretched bubble. The bladder is then slit into strips of film, particularly as a dielectric material for electrical capacitors.
Die Verwendung von nach dem beschriebenen Verfahren hergestelltem Hazy-Film in einem elektrischen Kondensator ist in der US-PS 4 228 481 derselben Anmelderin offenbart und beansprucht. Die andauernde und zunehmende Verwendung von Hazy-Film als Dielektrikum für elektrische KondensatorenThe use of prepared according to the method described Hazy film in an electrical capacitor is disclosed in commonly assigned U.S. Patent 4,228,481 claimed. The continued and increasing use of Hazy film as a dielectric for electrical capacitors
hat zur Suche nach besseren Verfahren zur Herstellung verbesserter Arten von Hazy-Film und noch wichtiger Hazy-Film mit besser vorherbestimmten und verstärkten Stukturmerkmalen geführt, wie z.B. der vorhersagbar gleichförmige Raurafaktor oder die Rauhigkeit und Wirtschaftlichkeit der Herstellung.has to search for better methods of making improved Types of Hazy Film, and more importantly Hazy Film, with more predetermined and enhanced structural features such as the predictably uniform room factor or the roughness and economy of manufacture.
Es wurde nun gefunden, daß die obige Verbesserung durch ein Verfahren erzielt werden kann, bei dem eiri Polypropylenmaterial einer gewissen Elektronenstrahl-Eestrahlung ausgesetzt und dann das Material zu einem dünnen Film biaxial gereckt wird.It has now been found that the above improvement can be achieved by a process using a polypropylene material exposed to some electron beam radiation and then biaxial the material into a thin film is stretched.
Die Erfindung ist in Verbindung mit der folgenden Beschreibung und den Figuren besser verständlich; von diesen veranschaulicht The invention can be better understood in conjunction with the following description and figures; illustrated by these
Fig. 1 ein vereinfachtes Verfahren und eine Vorrichtung zur Elektronenbestrahlung eines Polypropylenstreifens; 1 shows a simplified method and apparatus for electron irradiating a polypropylene strip;
Fig. 2 eine vereinfachte Vorrichtung und ein Verfahren zum Recken des Polypropylenstreifens der Fig. 1;FIG. 2 shows a simplified apparatus and method for stretching the polypropylene strip of FIG. 1;
Fig. 3 ist eine Mikrophotographie einer Form eines Polypropylenfilmstreifens mit strukturierter Oberfläche des Verfahrens und der Vorrichtung der Fig. 2;Figure 3 is a photomicrograph of one form of polypropylene film strip with a structured surface of the method and the device of FIG. 2;
Fig. 4 ist eine Mikrophotographie einer weiteren Form eines Polypropylenstreifens mit strukturierter Oberfläche;4 is a photomicrograph of another form of textured polypropylene strip Surface;
Fig. 5 ist eine Kondensatorwicklung unter Anwendung des erfindungsgemäßen Films mit strukturierter Oberfläche; Fig. 5 is a capacitor winding employing the textured surface film of the present invention;
Fig. 6 ist ein Leistungskondensator, der modifizierteFig. 6 is a power capacitor that modified
Wicklungen der Fig. 5 verwendet;Windings of Figure 5 used;
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung des Rohrblasverfahrens zur Herstellung von Polypropylenfilm.Figure 7 is a schematic illustration of the tube blowing process for the production of polypropylene film.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird eine schematische Darstellung einer Elektronenstrahl/FilmbehandlungsvorrichtungReferring to Figure 1, there is shown a schematic illustration of an electron beam / film processing apparatus
10 offenbart. Die Vorrichtung 10 umfaßt eine Zuführungswalze10 disclosed. The apparatus 10 includes a feed roller
11 für ebenen oder glatten Kunstharzfilm 12 und eine Aufnahmewilze 13 für behandelten Film. Der Filmstreifen 12 kann als Zwischenstufe angesehen werden und ein rohrartiger Stiel sein, wie er aus der Rohrblasvorrichtung heraustritt, wie in der erwähnten US-PS 4 255 381 offenbart. Der Filmstreifen 10 kann auch der Streifen sein, der aus dem Extruder eines Streck- und Spann-Filmherstellungsverfahrens kommt, oder ein Streifen, der durch andere wohlbekannte Verfahren zur Herstellung von Polypropylenstreifen verfügbar ist, wie andere Strangpreß- und Gießverfahren. Der Filmstreifen 12 wird von der Walze 11 direkt unter einer Elektronenbestrahlungseinrichtung 14 hindurchgeführt, die geeignete Abschirmeinrichtungen 15, eine den Elektronenstrahl fokussierende Struktur 16 und eine Elektronenkanone 17 umfaßt. Die Elek-11 for flat or smooth synthetic resin film 12 and a take-up roller 13 for treated film. The film strip 12 can be viewed as an intermediate stage and can be a tubular stem, as it emerges from the pipe blowing apparatus as disclosed in the aforementioned US Pat. No. 4,255,381. The film strip 10 may also be the strip that comes out of the extruder of a stretch-and-tension film-making process, or a strip available by other well known methods of making polypropylene strips such as other extrusion and casting processes. The filmstrip 12 is taken from the roller 11 directly under an electron irradiation device 14, the suitable shielding devices 15, one that focuses the electron beam Structure 16 and an electron gun 17 comprises. The elec-
, , wärmebeständiges,, heat-resistant
tronenstrahlquelle 18 ist gewöhnlich ein/Crefraktäres) Metall, wie Wolfram, das elektrisch erhitzt wird, um Elektronen auszutreiben. Die Elektronen läßt man aus der Quelle durch einen Schutzschlitz in vorhangähnlicher Anordnung 19 austreten und auf den Filmstreifen 12 treffen, der sich in Längsrichtung in einer Richtung relativ zur Strahlungseinrichtung 14 bewegt. Die US-Patentschriften 3 702 412 und 3 780 308 sind hierfür beispielhaft. Der Filmstreifen 12 kann jedoch so gemacht werden, daß er sich in mehreren Richtungen bewegt, z.B. sowohl in Längsrichtung als auch seitwärts, und die Bestrahlungseinrichtung 10 kann bewegbar gemacht werden. Diese Bewegung kann den Film mit einer Strukturierung versehen, die einer vorbestimmten Reihenfolge folgt, z.B. einem vorbestimmten geometrischen Muster aufelectron beam source 18 is usually a (Crefractory) metal, like tungsten, which is electrically heated to drive out electrons. The electrons are let through from the source exit a protective slot in a curtain-like arrangement 19 and meet the film strip 12, which is in Moved longitudinally in one direction relative to the radiation device 14. U.S. Patents 3,702,412 and 3 780 308 are an example of this. However, the filmstrip 12 can be made to be in several Moved directions, e.g., both longitudinally and laterally, and the irradiation device 10 may be movable be made. This movement can provide the film with a structure that is in a predetermined order follows, for example, a predetermined geometric pattern
dem Film. Ferner kann das Bestrahlungsverfahren so fokussiert oder gerichtet werden, daß auf vorbestimmten Flächen des Films eine Struktur hervorgerufen wird, z.B., wo ein fertiger Filmstreifen nur strukturierte Kanten oder Ränder hai. Sowohl die Art als auch der Grad der Bestrahlung üben einen besonderen Abbauprozeß über die» Oberfläche des Films hinweg mit oberflächlicher Eindringung aus. Bei diesem Abbauprozeß kahn die Perfektion einer Oberflächenschicht von Kristallen veitändert werden, und es kann etwas Vernetzung erfolgen.the movie. Furthermore, the irradiation process can be focused in this way or directed to create a structure on predetermined areas of the film, e.g., where a finished Film strips only have textured edges or hai edges. Both the type and the degree of exposure train you special degradation process across the »surface of the film with superficial penetration. During this degradation process, the perfection of a surface layer of crystals is unknown can be changed, and some networking can be done.
Wenn der Filmstreifen 12 mit Elektronen geeignet bombardiert worden ist, wird er in eine einfache Filmreckvorrichtung gebracht und (noch warm) sowohl in Längs- als auch in Querrichtung gereckt, um ihm eine permanente Reckung zu erteilen. Ein solches Verfahren wird als biaxiale Orientierung bezeichnet. Eine schematische Darstellung des Reckverfahrens ist in Fig. 2 wiedergegeben.When the filmstrip 12 has been suitably bombarded with electrons, it is placed in a simple film straightener and stretched (while still warm) in both the longitudinal and transverse directions to give it a permanent stretch. One such process is called biaxial orientation. A schematic representation of the stretching process is shown in FIG.
In Fig. 2 umfaßt die Reckeinrichtung 20 einen Filmstreifen 21, der von einer oder mehreren gegenüberliegend angeordneten Klammern 22, 23 quer zur Maschinenlaufrichtung und einer oder mehreren Klammern 24, 25 in Maschinenlaufrichtung gegriffen wird. Die Klammern werden in Richtung der Pfeile bewegt/ um den Filmstreifen 21 permanent zu recken.In Fig. 2, the stretching device 20 comprises a film strip 21 of one or more oppositely arranged Staples 22, 23 are gripped across the machine direction and one or more staples 24, 25 are gripped in the machine direction will. The clamps are moved in the direction of the arrows / in order to stretch the film strip 21 permanently.
Während des Reckvorgangs reckt sich die bestrahlte Oberflächenschicht des Films anders als der Rest des Films aufgrund der kristallinen Vollkommenheit und/oder Vernetzung, was auf der Oberfläche Unregelmäßigkeiten auftreten läßt. Diese Unregelmäßigkeiten zeigen sich als Vorsprünge aus den Ebenen des ursprünglichen Films und sind gewöhnlich statistisch über die Oberfläche verteilt angeordnet, um eine strukturierte Oberfläche ähnlich der in der erwähnten US-PS 4 255 381 offenbarten zu ergeben. Alternativ beschrieben ist die Filmoberfläche mit fibrillenartigen Elementen in locker-kreis-During the stretching process, the irradiated surface layer stretches The film is different from the rest of the film due to the crystalline perfection and / or crosslinking that is on surface irregularities occur. These irregularities show up as protrusions from the planes of the original film and are usually arranged randomly across the surface to form a structured Surface similar to that disclosed in the aforementioned US Pat. No. 4,255,381. The film surface is described as an alternative with fibril-like elements in loosely circular
förmiger und erhobener Reliefform bedeckt, die etwaö wie
Krater und Senken in der Filmoberfläche erscheinen.shaped and raised relief shape, which is about like
Craters and depressions appear in the film surface.
Die Analyse des erfindungsgemäßen Polypropylenfilms mit
bestrahlter und strukturierter Oberfläche durch IR-Spektroskopie
zeigte keine unterscheidbarlä Änderung der chemischen
Zusammensetzung. Die Oberfjlächenmbrphologie zeigt nach Rasterelektronenmikroskopie
eine trübe Oberfläche, ähnlich dem
Hazy-Film, wie oben im Zusammenhang mit der US-PS 4 255 381
beschrieben. Filme, die stärkeren Strahlungsdosen (20 Megarad)
ausgesetzt worden waren, zeigten ijedoch eine degenerierte
elliptische. Fibrillenmorphologie, wobei die Fibrillen diskontinuierlich waren und diskrete, engen Abstand zueinander
haltende Inseln bilden. Repräsentative Beispiele für diese
Konzepte sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt. 'i The analysis of the polypropylene film according to the invention with
Irradiated and structured surfaces by IR spectroscopy showed no distinguishable change in the chemical properties
Composition. According to scanning electron microscopy, the surface morphology shows a cloudy surface, similar to that
Hazy film as in connection with U.S. Patent 4,255,381 above
described. Films that have higher doses of radiation (20 megarads)
had been exposed, however, showed a degenerate one
elliptical. Fibril morphology, where the fibrils were discontinuous and discrete, closely spaced from one another
form holding islands. Representative examples of these
Concepts are illustrated in FIGS. 3 and 4. 'i
Fig. 3 ist eine Mikrophotographie, die eine Form eines er- % Fig. 3 is a photomicrograph showing a shape of a %
findungsgemäßen Films mit strukturierter Oberfläche veran- ;'|inventive film with a structured surface; '|
schaulicht. Der Vergrößerungsfaktor in Fig. 3 ist 500mal bei :|vividly. The magnification factor in Fig. 3 is 500 times at: |
einem 30°-Winkel und zeigt klar die Fibrillen, die auf dem Iat a 30 ° angle and clearly shows the fibrils that lie on the I.
Film einen kiesartigen Effekt ergeben, mit unterschiedlichen 'fFilm give a pebbly effect, with different 'f
Vorsprüngen und Senken. Die Höhe (und Tiefe) der Vorsprünge IProjections and Depressions. The height (and depth) of the protrusions I.
wird vom Grad der Bestrahlung sowie dem Reckverfahren und |depends on the degree of irradiation and the stretching process and |
-parametern gesteuert. ,iparameters controlled. , i
Fig. 4 ist eine Mikrophotographie, die eine weitere Form i:|Fig. 4 is a photomicrograph showing another form i: |
einer erfindungsgemäß strukturierten Oberfläche veranschau- ?|of a surface structured according to the invention? |
licht. Diese Form entsteht durch ein höheres Maß an Be-" i· light. This form is caused by increased levels of loading "i *
strahlung als im Falle der Fig. 3 „ In Fig. 4 zeigt 50Of ache '\ radiation than in the case of Fig. 3 "In Fig. 4 50Of ache '\
Vergrößerung unter 30°-Winkel einen Büschel- oder Inseleffekt '■{ Enlargement at a 30 ° angle creates a cluster or island effect '■ {
von Vor Sprüngen aus eier Filmebene. !|From before jumps from a film level. ! |
Das Verfahren zur Herstellung eines Polypropylenfilmstreifens ■'·The Method of Making a Polypropylene Film Strip ■ '·
mit strukturierter Oberfläche nach der erfindungsgeinäßen ' Praxis wird im folgenden Beispiel beschrieben. -'with a structured surface according to the invention Practice is described in the following example. - '
Beispiel 1example 1
ι Bei einer typischeh erfindungsgemäßen Praxis'wurden Probeh von Polypropylenaiguß aus einer Blasrohrvorrichtung einet Bestrahlungsbehandlung unterzogen, wie schematisch in Fig. 1 dargestellt. Die Bestrahlung erfolgte unter einem Stickstoffpolster oder -Atmosphäre. Die Bestrahlungsdoseh variierten zwischen 5 und 20 Megarad bei 175 und 200 kV Beschleunigungsspannung. Geringere Dosen lieferten keine ausgeprägte Trübung. Das/AnguBn£terial gelangte durch die Bestrahlungszone mit etwa 15,24 m/min, etwa 25,4 cm/s. Danach wurde das Extrudatauf einem Reckrahmen in einem 6 reVerhältnis bei etwa 140 bis 16O°C biaxial orientiert. Die folgende Tabelle veranschaulicht die erzielten Ergebnisse.In a typical practice according to the invention, probes of polypropylene cast from a blowpipe device subjected to an irradiation treatment as schematically shown in FIG Fig. 1 shown. The irradiation was carried out under a nitrogen blanket or atmosphere. The radiation dose varied between 5 and 20 megarads at 175 and 200 kV acceleration voltage. Lower doses did not deliver pronounced cloudiness. The / AnguBn £ material got through the Irradiation zone at about 15.24 m / min, about 25.4 cm / s. The extrudate was then placed on a stretching frame in a 6 ratio biaxially oriented at about 140 to 160 ° C. The following table illustrates the results obtained.
radMega
wheel
Spannung
kVAcceleration
tension
kV
(%) durch-
schnittl.Cloudiness
(%) by-
average
%Space factor
%
Im obigen Beispiel bedeutet 10+10 Megarad zwei Behandlungen von jeweils 10 Megarad. Die obigen Daten zeigen, daß bestrahlte und biaxial orientierte Filme erhebliche Trübung und Raumfaktoren in der Kategorie 7 bis 10 % liefern, was sie zu ausgezeichneten festen dielektrischen Filmen für elektrische Kondensatoren macht. Verstärkte Bestrahlung kannIn the example above, 10 + 10 megarads means two treatments of 10 megarads each. The above data show that irradiated and biaxially oriented films provide significant haze and space factors in the 7-10% category, what makes them excellent solid dielectric films for electrical capacitors. Increased irradiation can
Vernetzung im Polypropylenfilm verursachen, ein Ergebnis, das in vielen Kondensatoren wünschenswert ist, weil das vernetzte Polypropylen widerstandsfähiger gegenüber Quellung und Lösung ist, wenn es mit bestimmten dielektrischen Flüssigkeiten in Berührung kommt. Vgl. die US-PS 2 948 666, das Bestrahlen und anschließende Erwärmen als Vernetzungsverfahren beschreibend.Cause crosslinking in the polypropylene film, a result which is desirable in many capacitors because the crosslinked polypropylene is more resistant to swelling and solution is when it comes into contact with certain dielectric fluids. See U.S. Patent 2,948,666, U.S. Patent No. 2,948,666 Describing irradiation and subsequent heating as a crosslinking process.
Filme der obigen Beispiele wurden elektrisch getestet, wie in der folgenden Tabelle veranschaulicht:Films from the above examples were electrically tested as illustrated in the following table:
Film Frequenz Verlustfaktor DielektrizitätskonstanteFilm frequency dissipation factor dielectric constant
2,29 2,29 2,292.29 2.29 2.29
2,33 2,33 2,332.33 2.33 2.33
2,3
2,3
2,32.3
2.3
2.3
Das erfindungsgemäße Bestrahlungsverfahren ist ein solches, bei dem der Grad der Bestrahlung und die Fokussierung Steuerbar sind. Daher kann die erfindungsgemäß strukturierte Oberfläche auch in zwei wichtigen, bislang ιchwer zu steuernden Bereichen gesteuert werden, nämlich (1) die Gleichförmigkeit der Oberfläche in durchgehender Weise und —_——_______-.The irradiation method according to the invention is one in which the degree of irradiation and the focusing can be controlled are. The surface structured according to the invention can therefore also be used in two important ways that were previously difficult to control Areas are controlled, namely (1) the uniformity of the surface in a continuous manner and —_ —— _______-.
(2) eine vorbestiirmt gleichförmige Rauhigkeit. Diese beiden Faktoren werden einfach durch das Ausmaß der Bestrahlung und die Bewegungsgeschwindigkeit des Films durch die(2) a predetermined uniform roughness. These Both factors are simply determined by the level of exposure and the speed of movement of the film through the
Bestrahlungszone gesteuert.Irradiation zone controlled.
Ein wichtiger Faktor der Erfindung besteht darin, daß die Behandlung des Films in Form einür Festteilchenbehandlung erfolgt. Gerade das Bombardieren des Films durch Elektronenteilchen im Gegensatz zur Lich'.energie verursacht die rasche und tiefe Änderung der Oberflächenschicht der Kristalle und die Vernetzung. Ein Teilchenbombardement kann allgemein als atomare oder sub-atomare Teilchen definiert werden, deren äquivalente Wellenlänge praktisch unter der von UV-Licht liegt. Andere Teilchen-Bombardementprozesse umfassen Teilchen, wie Protonen, Neutronen usw. Feste Teilchen arbeiten bei extrem hohen Energien und dringen rasch und tief in die Filmoberfläche ein und ändern die Kristallstruktur stärker als die amorphe Struktur. Vergleichsweise kann die kürzeste Lichtwellenlänge, die des UV, nicht unter etwa 250 nm sein, während die Äquivalentwellenlänge eines Elektronenstrahls bei etwa 100 bis 150 kV etwa 0,004 nm wäre.An important factor of the invention is that the treatment of the film is in the form of a solid particle treatment. It is precisely the bombardment of the film by electron particles in contrast to the light energy that causes the rapid and deep change in the surface layer of the crystals and networking. Particle bombardment can be broadly defined as atomic or sub-atomic particles whose equivalent wavelength is practically below that of UV light. Other particle bombardment processes include particles, like protons, neutrons etc. Solid particles work at extremely high energies and penetrate quickly and deeply into them Film surface and change the crystal structure more than the amorphous structure. Comparatively, it can be the shortest The wavelength of light, that of UV, must not be less than about 250 nm, while the equivalent wavelength of an electron beam at about 100 to 150 kV would be about 0.004 nm.
Bei einer bevorzugten Form der Erfindung wird der Film deutlich über 1000C auf nahe seinem Schmelzpunkt erwärmt, z.B. für Polypropylen auf etwa 150 bis 160°C, und danach gereckt, wobei die drei erwähnten Schritte nacheinander erfolgen. Die Bestrahlungsdosen können von 5 bis 20 Megarad ' und darüber variieren, und Elektronenstrahl-Beschleunigungsspannungen können von 100 bis 200 kV und darüber sein. Die Bestrahlungsgeschwindigkeit des Films liegt im Bereich von etwa 12,7 bis etwa 51,3 cm/s (25 bis 100 Fuß/min), wobei etwa 50 Fuß mehr ausgezeichnete Ergebnisse liefern.In a preferred form of the invention the film is heated well above 100 0 C to near its melting point, wherein the three-mentioned steps are carried out, for example, for polypropylene to about 150 to 160 ° C, and then stretched sequentially. Exposure doses can vary from 5 to 20 megarads and above, and electron beam acceleration voltages can be from 100 to 200 kV and above. The rate of exposure to the film is in the range of about 12.7 to about 51.3 cm / s (25 to 100 feet / min), with about 50 feet more providing excellent results.
Das erfindungsgemäße Produkt mit strukturierter Oberfläche findet weitverbreitete Verwendung in einem dielektrischen Material in elektrischen Kondensatoren als Mittel zur Erleichterung der Imprägnierung des Kondensators mit einer dielektrischen Flüssigkeit. Der Streifen kann mit einer dünnen Metallschicht metallisiert sein, die auf jeder Ober-The product according to the invention with a structured surface is widely used in a dielectric Material in electrical capacitors as a means of facilitating the impregnation of the capacitor with a dielectric fluid. The strip can be metallized with a thin metal layer that is applied to each upper
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fläche des Streifens aufgebracht sein kann. Der erfindun^s- ;(surface of the strip can be applied. The invention ; (
gemäße Film findet optimale Anwendung in elektrischen Kofi- fy contemporary film finds optimal use in electrical Kofi- fy
densatoren, wo der Film das einzige Dielektrikum darstellt. ;i|capacitors, where the film is the only dielectric. ; i |
Für die Verwendung als elektrischer Kondensator gibt es ||For use as an electrical capacitor, there is ||
zwei wichtige Messungen für Filme mit strukturierter Ober- ψ two important measurements for films with a structured surface ψ
fläche - (1) die Trübung und (!) den Raumfaktor. Die Trübung ;|area - (1) the turbidity and (!) the space factor. The turbidity; |
wird durch Messung von durch einen Fiimabschnitt gehendem §is determined by measuring § going through a film section
Licht, d.h. im allgemeinen senkrecht durch die obere und un- |Light, i.e. generally perpendicular through the upper and un- |
tere Oberfläche statt über die Kanten, bestimmt. In der 2over the surface instead of over the edges. In the 2nd
Praxis kann ein Gardner-Labortrübungsmeßgerät, eine im Han- '% In practice, a Gardner laboratory opacimeter, one in the Han- '%
dei erhältliche Vorrichtung der Gardner-Laboratory Corporation, ||the apparatus available from Gardner Laboratory Corporation, ||
Bethesda, Md., Cat. Nr. HG1204, verwendet werden. Auch eine |Bethesda, Md., Cat. No. HG1204. Also a |
digitale Gardner-Photometereinheit, Katalog Nr. PG55OO, kann |Gardner digital photometer unit, Catalog No. PG55OO, can |
verwendet werden. Das Trübungsmeßgerät lenkt Licht durch den *ibe used. The opacimeter directs light through the * i
Film und mißt die in den Film gelangende Intensität. Erhal- %t Film and measures the intensity going into the film. Received % t
tene Werte werden in % Trübung des Films gegeben. Angewandte §Tene values are given in% haze of the film. Applied §
Testmethoden waren Standardmethoden der American Society for .!Test methods were standard methods used by the American Society for.!
Testing Materials, Tests ASTM-D1003, ASTM-D1044 und FTMS-406, l';Testing Materials, Tests ASTM-D1003, ASTM-D1044 and FTMS-406, l ';
Methode 3022. tt Method 3022. t t
Der Raumfaktor ist eine wichtigere Messung bei dielektrischen ;,;■The space factor is a more important measurement in dielectric;,; ■
Kondensatorfilmen. Während eine Trübungsmessung auf der Grund- !?Condenser films. During a turbidity measurement on the ground!?
lage des Lichtdurchgangs eine gewisse Rauhigkeitsangabe lie- ?|position of the passage of light left a certain roughness specification? |
fern kann, wird sie zu stark durch innere Färbungen und 'jdistant, it becomes too strong through internal coloring and 'j
Oberflächenunebenheiten im Film, die den Lichtdurchgang beein- \\ Surface irregularities in the film, which affect the passage of light \\
flüssen, beeinflußt. Ferner kann die Methode des Lichtdurch- ||rivers, influenced. Furthermore, the method of light transmission ||
gangs nur eine Näherung für den Raumfaktor liefern. Wenn |gangs only provide an approximation for the space factor. If |
beispielsweise eine gegebene Filmoberfläche nur einige weni- ffor example, a given film surface is only a few
ge, von der Oberfläche vorspringende Spitzen hätte, würd<* |ge, would have points protruding from the surface, would <* |
die Meßmethode des Lichtdurchgangs geringe Trübung angeben. |the method of measuring the light transmission indicates low turbidity. |
Tatsächlich hätte aber der Film einen hohen Raumfaktor. |
Wenn der gegebene Film eine größere Anzahl kleiner Spitzen
hätte, würde die Lichtdurchgangsmethode einen hohen Trübungswert ergeben, wenn der Film tatsächlich einen niedrigenIn fact, the film would have a high spatial factor. | If the given film has a larger number of small peaks
if the film were actually a low one, the light transmission method would give a high haze value
- 10 - ι- 10 - ι
Raumfaktor hätte. Ein hoher Trübungswert steht im Zusammenhang mit einem hohen Raumfaktor, z.B nur, wenn vorbestimmte Verfahre-lsbedingungen erreicht werden. In der erfindungsgemäßen Praxis werden Polypropylenfilme mit Raumfaktoren unter etwa 11 %, mit einem typischen Bereich zwischen etwa 7 bis 11 %, hergestellt. Höhere Bestrahlung kann einen erhöhten Raumfaktor ergeben.Space factor. A high turbidity value is related to a high space factor, e.g. only if predetermined Traversing conditions can be achieved. In the invention Polypropylene films with space factors below about 11%, with a typical range between about 7, are used in practice up to 11%. Higher exposure can result in an increased space factor.
Die Messung des Raumfaktors erfolgt durch eine vereinfachte direkte Rechnung, da der Raumfaktor ein Ausdruck ist, der die Beziehung des theoretischen oder Festvolumens, beispielsweise eines Polypropylenfilmstreifens im Vergleich zum Gesamtvolumen, das der Filmstreifen einnimmt, bezeichnet. Beispielsweise kann ein Filmstreifen mit aufgerauhter Oberfläche eine gemessene Gesamtdicke haben,die eine gegebene Abmessung liefert, aus der eine erste Berechnung des Volumens erfolgt. Dieses Volumen jedoch umfaßt die Zwischenräume, wie Täler zwischen den Vorsprüngen oder Rauhigkeitsspitzen. Eine zweite Berechnung kann zum tatsächlichen Volumen des festen Materials im Streifen erfolgen. Der Unterschied zwischen diesen beiden Berechnungen,dividiert durch die Gewichtsdicke, ist der Raumfaktor, angegeben in % verfügbaren Raums in einem aufgerauhten Film über einem theoretischen Festvolumen, z.B. gibt ein Raumfaktor von 10 % an, daß 10 % des gemessenen Volumens nicht von festem Material eingenommen werden. Die Gewichtsdurchschnittsdicke wird durch Wiegen einer Filmprobe bekannter Länge, Breite und Dichte und Berechnen der Dicke gemessen. Die Volumendurchschnittsdicke wird durch Messen der Filmdicke mit einem Mikrometer erhalten. Der Unterschied zwischen den beiden Dicken, dividiert durch die Gewichtsdurchschnittsdicke, ist der Raumfaktor.The measurement of the space factor is done by a simplified direct calculation, since the space factor is an expression that the relationship of theoretical or fixed volume, for example a strip of polypropylene film, versus total volume, that the film strip occupies, denotes. For example, a film strip with a roughened surface have a total measured thickness that provides a given dimension from which a first calculation of the volume he follows. However, this volume includes the spaces, such as valleys between the projections or roughness peaks. A second calculation can be made on the actual volume of solid material in the strip. The difference between These two calculations, divided by the weight thickness, is the space factor, expressed in% available space in a roughened film over a theoretical fixed volume, e.g. a space factor of 10% indicates that 10% of the measured volume cannot be taken up by solid material. The weight average thickness is obtained by weighing a film sample of known length, width and density and calculating the thickness. The volume average thickness is obtained by measuring the film thickness with a micrometer. The difference between the two thicknesses, divided by the weight average thickness, is the space factor.
Typische Kondensatoren, die den erfindungsgemäßen Film verwenden, sind in den Fig. 5 und 6 veranschaulicht. In Fig. 5 ist eine Kondensatorwicklung 26 in teilweise abgewickelterTypical capacitors using the film of the present invention are illustrated in FIGS. In Fig. 5 is a capacitor winding 26 in partially unwound
♦ · -t ·♦ · -t ·
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Form dargestellt. Die Wicklung 26 umfaßt ein Paar von AJpstand zueinander haltenden Metallfolienstreifen-Elektroäen 27 und 28 und dazwischenliegende Polypropylenf ilmstreifl&n 29 und 30. Weitere Polypropylenf ilm-- und Folienstreifen vervollständigen die Wicklung so, daß Paare von Polypropylenfilmstreifen zwischen Metallfolien-Elektrodenstreifen über die Wicklung hinweg vorliegen. Abgriffstreifen 31 und 32 sind in die Wicklung 26 an dei\ Elektrodenstreifen anliegend eingesetzt, um als elektrische Verbindungen für die Elektroden zu dienen. Als zusammengesetzter Kondensator sind eine oder mehrere Kondensatorwicklungen 26 in ein geeignetes Gehäuse eingesetzt, das mit dielektrischer Flüssigkeit gefüllt ist, und die Flüssigkeit kann die Wicklung durchdringen, um den Raum zwischen den Windungen der Wicklung sowie im Polypropylenmaterial selbst zu füllen.Shape shown. The winding 26 comprises a pair of AJpstand metal foil strip electrodes holding one another 27 and 28 and intervening polypropylene film strips 29 and 30. Further polypropylene film and foil strips complete the wrap with pairs of polypropylene film strips are present between metal foil electrode strips across the winding. Pick-up strips 31 and 32 are adjacent to the electrode strips in the winding 26 used to serve as electrical connections for the electrodes. As a composite capacitor are one or a plurality of capacitor windings 26 inserted into a suitable housing which is filled with dielectric liquid is, and the liquid can penetrate the winding, around the space between the turns of the winding as well to fill in the polypropylene material itself.
Solch ein Kondensator, der mehrfache Wicklungen nutzt und als Leistungskondensator bezeichnet wird, ist in Fig. 6 veranschaulicht. In Fig. 6 umfaßt der Kondensator 33 eine Reihe von Wicklungen 26, die in einer oberen und unteren Reihe als doppelt gepackte Ausgestaltung angeordnet sein können, die alle in der Flüssigkeit 34 eingetaucht sind. Das Gehäuse 35 kann über 65,0 cm Höhe hinausgehen, und die Wicklungen 26 können etwa 25,4 bis 30,5 cm Länge haben. Die Wicklungen 26 umfassen auch Streifen 31 und 32, diä elektrisch miteinander und mit Klemmen 36 und 37 verburi4-den sind. Wo eine einzeln gepackte Ausgestaltung (Gruppe von Wicklungen 26) verwendet wird, werden die Wicklungen als breite Wicklungen bezeichnet und können etwa 60 cm oder darüber in der Länge sein. Die Streifen 31 und 32 können durch Verwendung einer freiliegenden Folienkonstruktion entfallen, wobei solche Elektrodenfolie von einem jeweiligen Ende der Wicklung vorragt und dann die Folionwindungen an jedem Ende zusammengelötet sind. Dann erfolgt eine Verbindung zu den Klemmen 36 und 37. Wegen der Dichte der Windungen der Wicklungen 26 und der Tatsache, daß die Metallfolienstrei-Such a capacitor, which uses multiple windings and is referred to as a power capacitor, is illustrated in FIG. 6. In FIG. 6, the capacitor 33 comprises a series of windings 26 which may be arranged in upper and lower rows in a double-packed configuration, all of which are immersed in the liquid 34. The housing 35 can extend over 65.0 cm in height and the coils 26 can be about 25.4 to 30.5 cm in length. The windings 26 comprise strips 31 and 32 are electrically DIAE -the one another and to terminals 36 and 37 verburi. 4 Where a single packed configuration (group of turns 26) is used, the turns are referred to as wide turns and can be about two feet or more in length. The strips 31 and 32 can be eliminated by using an exposed foil construction with such electrode foil protruding from a respective end of the winding and then the foil turns being soldered together at each end. Then a connection is made to the terminals 36 and 37. Because of the density of the turns of the windings 26 and the fact that the metal foil strips
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fenelektroden im wesentlichen eine undurchlässige Seitensperre bilden, muß die Flüssigkeit durch die Wicklungsenden 38 und eindringen (Fig. 5). Hier neigen aufgrund der erhöhten Temperaturen der Vakuumtrocknung der Wicklung" sowie beim Imprägnierverfahren die sich überlappenden Polypropylenfilmstreifenkanten an den Enden der Wicklung zum Abschließen miteinander sowie zum Abschließen mit den Elektrodensstreifen und quellen mit benachbarten Streifen dicht zu, wenn sie Flüssigkeit absorbieren, was das Eindringen der Flüssigkeit in die Wicklung hindert. Txfindungsgemäß bietet die Verwendung der Polypropylenfilmstreifen mit strukturierter Oberfläche eine gesteuerte, durchlässige Abstandshalter-Einrichtung und Wege für das Eindringen von Flüssigkeit in die Folien 26 von den Wicklungsenden her in einzigartiger und wirtschaftlicher Weise. Die erfinclungsgemäßen Filmstreifen können auch eine Metallschicht, wie darauf abgeschiedenes Aluminium, aufweisen, um in den wohlbekannten metallisierten Kondensatorstrukturen zu wirken, ob nun in der beschriebenen Wicklungsform oder der übereinander angeordneten Form, wo die Schichten eben und dicht aneinanderliegend übereinandergelagert sind.If the electrodes essentially form an impermeable side barrier, the liquid must penetrate through the winding ends 38 and 38 (FIG. 5). Here, due to the increased temperatures of the "vacuum drying of the winding" as well as during the impregnation process, the overlapping polypropylene film strip edges at the ends of the winding tend to terminate with one another and with the electrode strips and swell tightly with adjacent strips when they absorb liquid, which prevents the liquid from penetrating In accordance with the invention, the use of the textured surface polypropylene film strips provides a controlled, permeable spacer device and pathways for liquid to penetrate the foils 26 from the winding ends in a unique and economical manner , such as aluminum deposited thereon, in order to act in the well-known metallized capacitor structures, whether in the described winding form or the form arranged one above the other, where the layers are flat and thick ht are stacked next to each other.
Bei der praktischen Durchführung der Erfindung können das Verfahren und die Vorrichtung der Fig. 1 in geeigneter Weise mit einem wohlbekannten Polypropylenfilm-HerstellungsveJrfahren kombiniert werden. In Fig. 7 z.B. ist schematisch eine Blasrohrvorrichtung 40 veranschaulicht, wie in der US-PS 4 255 381 beschrieben. Unter Bezugnahme auf die Blasrohrvorrichtung 40 der Fig. 1 wird Polypropylenharz in Form von Pellets 41 einem Trichter 4 2 und dann einem Extruder 43 zugeführt, wo es zu einer sehr weichen oder geschmolzenen Polypropylenmasse erhitzt wird. Diese Masse wird vom Extruder 43 durch eine Düse 44 in Rohr- oder Schlauchform stranggepreßt und gelangt mit dem kühlenden Kern 45 in Berührung, an dem es in Form eines Stiels 46 kristallisiert. Vom kühlenden Kern 45 wird der Stiel 46 über ein Paar Walzen 47 gezogen, die ihn dichtend an einem Luftrohr 48 pressen, das in einerIn practicing the invention, the method and apparatus of FIG. 1 may suitably be used with a well known polypropylene film manufacturing process be combined. For example, in Fig. 7 there is schematically illustrated a blowpipe device 40 as in Fig U.S. Patent 4,255,381. Referring to the blowpipe apparatus 40 of FIG. 1, polypropylene resin is molded of pellets 41 fed to a hopper 4 2 and then to an extruder 43 where it becomes very soft or melted Polypropylene mass is heated. This mass is extruded from the extruder 43 through a nozzle 44 in the form of a pipe or hose and comes into contact with the cooling core 45, on which it crystallizes in the form of a stem 46. From the cooling Core 45, the stem 46 is pulled over a pair of rollers 47, which press it sealingly against an air tube 48 which is in a
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Ausnehmung in den Walzen zwischen ihnen hindurchführt. Nach
dem Passieren der Walzen 47 wird das gekühlte und kristallisierte/^
46 wieder bis auf den Erweichungspunkt durch
eihe geeignete Heizeinrichtung 49, z.B. Strahlungserhitzer,
erhitzt und dann durch Einführen von Druckluft durch das
Luftrohr 48 aufgebläht. Dieses Aufblasen führt zu einer gesteuerten
Blase oder einem großen Rohr 50, das das Polyptopy lenextrudat
sowohl horizontal als auch vertikal um einen
Faktor von etwa 6 zu einem biaxial orientierten Polypro^ylenfilm
reckt. Die Blase 50 wird dann durch Rahmenwalzeii 51
zwischen einem Paar Quetschwalzen 52 zum Zusammenfallen ge- ■§)Recess in the rollers passes between them. To
after passing the rollers 47, the cooled and crystallized / ^ 46 is again through to the softening point
a suitable heating device 49, e.g. radiant heater,
heated and then by introducing compressed air through the
Air tube 48 inflated. This inflation results in a controlled bladder or large tube 50 which the Polyptopy lenextrudat both horizontally and vertically around a
Stretching a factor of about 6 to a biaxially oriented polypropylene film. The bladder 50 is then framed by roller 51
between a pair of nip rollers 52 to collapse ■ §)
bracht und zu einem Längsschneider 53 befördert, wo die ^brought and conveyed to a slitter 53, where the ^
zusammengedrückte Blase in einen oder mehrere Streifen cje- §jcompressed bladder into one or more strips cje- §j
schlitzt wird, die dann auf Aufwickelwalzen 54 gewickelt fjjwhich is then wound on take-up rollers 54, FIG
werden. Typische Strukturen und Verfahren zur Herstellung -i;will. Typical structures and methods of manufacture -i;
von Filmen nach einem Blasschlauchverfahren finden sich in '!of films using a blown tube process can be found in '!
den US-Patentschriften 2 720 680 und 3 235 632. JU.S. Patents 2,720,680 and 3,235,632. J. J
Extrudats £jExtrudate £ j
Bei der Aufwärtsführung des / 46 am kühlenden Kern 45 £iWhen the / 46 is led upwards on the cooling core 45 £ i
vorbei bewegt er sich mit einer Geschwindigkeit von etwel ..·it moves past at a speed of about .. ·
7,62 bis 15,24 m/min (etwa 25 bis 50 Fuß/min) und wird durch ' eine oder mehrere Bestrahlungseinrichtungen 14 mit Elektro- . j7.62 to 15.24 m / min (approximately 25 to 50 feet / min) and is driven by ' one or more irradiation devices 14 with electrical. j
nen bestrahlt, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben. ■".;NEN irradiated as described in connection with FIG. ■ ".;
Beim weiteren Aufstieg des bestrahlten Extrudats wird dieses % As the irradiated extrudate continues to rise, this %
auf eine Temperatur über etwa 125°C erwärmt und dann zu der '·heated to a temperature above about 125 ° C and then to the '·
Blasenform 50 aufgeblasen, wie dargestellt. Der Reckvorgang ν der Stielform zur Blasenform führt zu einer biaxialen Orien-Bladder mold 50 inflated as shown. The stretching process ν the stem shape to the bubble shape leads to a biaxial orientation
tierung des Polypropylenfilms in der Blase. Die biaxiale v'the polypropylene film in the bladder. The biaxial v '
Orientierung wird durch die Tatsache ausgelöst, daß die ■Orientation is triggered by the fact that the ■
Quetschwalzen 51 am oberen Ende der Blase diese in Längs- ;>·Pinch rollers 51 at the upper end of the bladder move them longitudinally;> ·
richtung recken, während das Aufblasen die Blas? in seit- i?stretching direction while inflating the bladder? in since- i?
licher Richtung reckt. Im endgültigen Zustand ist ein Ab- ]> schritt der Blase im Verhältnis von etwa 6 : 6 gereckt, d.h.lighter direction. In the final state is a waste]> step of the bubble in the ratio of about 6: stretched 6, ie
6fach in Längsrichtung und 6fach in seitlicher Richtung. -U 6 times in the longitudinal direction and 6 times in the lateral direction. -U
Die gleichen Arbeitsweisen der Bestrahlung sind auf das Zieh- "·',The same modes of operation of irradiation are applied to the drawing "· ',
- 14 - :.- 14 -:.
und Spannverfahren, z.B. wie in der US-PS 2 412 182 veranschaulicht, anwendbar, wobei ein dicker, ebener Streifen oder eine Platte aus einem Kunstharz aus einer rechtwinkeligen Düse austritt. Der Streifen wird von einer Anzahl Klammern gegriffen, die ihn sowohl in Längs- als auch Querrichtung recken. Die Vorrichtung und das Verfahren gemäß Fig. 1 sind für die Behandlung des Nicken Streifens vor dem Reck- , Vorgang angepaßt.and tensioning systems, e.g., as illustrated in U.S. Patent 2,412,182. applicable, being a thick, flat strip or plate of a synthetic resin from a rectangular Nozzle exits. The strip is gripped by a number of clamps that hold it both lengthways and crossways stretch. The device and the method according to Fig. 1 are for the treatment of the nodding strip before stretching, Process adapted.
Der erfindungsgemäße Film ist für andere Anwendungen einsetzbar, z.B. für Verpackungszwecke, Verbandszwecke und Markierungen oder Kennzeichnungen, wobei Bedrucken oder Beschriften einer Filmoberfläche erwünscht ist.The film according to the invention can be used for other applications, e.g. for packaging purposes, association purposes and markings or markings, where printing or writing on a film surface is desired.
Während die Erfindung im Hinblick auf besondere Ausführungsformen offenbart wurde, können zahlreiche Abwandlungen vom Fachmann vorgenommen werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Daher sollen nur die Ansprüche alle solchen Modifikationen und Abwandlungen decken, die im Rahmen des Erfindungsgedankens liegen.While the invention has been disclosed with respect to particular embodiments, numerous modifications are possible from FIG A person skilled in the art can be made without deviating from the inventive concept. Therefore, the claims are intended to include all such modifications and variations that are within the scope of the inventive concept.
Claims (19)
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