JP2016188361A - コンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルム、金属膜積層フィルム、およびフィルムコンデンサ - Google Patents
コンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルム、金属膜積層フィルム、およびフィルムコンデンサ Download PDFInfo
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Abstract
【課題】高電圧用コンデンサ用途においても優れた高温時の耐電圧性と信頼性を発揮するコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムを提供すること。【解決手段】マイクロメータ法による厚み(t1)が1〜3μmであり、メソペンタッド分率(mmmm)が95%以上98%未満であるポリプロピレン樹脂を含み、かつ長手方向の配向パラメータPMDおよび幅方向の配向パラメータPTDが次式(1)を満足するコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムとする。0.80≦PMD+PTD≦0.95 ・・・(1)ただし、PMD=(A841/A809)/(5.8+(A841/A809))PTD=(B841/B809)/(5.8+(B841/B809))A841:光源を長手方向に偏光させて測定したFT−IRの波長841cm−1の吸収ピーク面積A809:光源を長手方向に偏光させて測定したFT−IRの波長809cm−1の吸収ピーク面積B841:光源を幅方向に偏光させて測定したFT−IRの波長841cm−1の吸収ピーク面積B809:光源を幅方向に偏光させて測定したFT−IRの波長809cm−1の吸収ピーク面積【選択図】なし
Description
本発明は、包装用や工業用等に好適な二軸配向ポリプロピレンフィルムに関するものであり、さらに詳しくはコンデンサ用誘電体として非常に高い耐電圧性を維持しつつ、生産性の優れたコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルム、金属膜積層フィルム、およびフィルムコンデンサに関する。
二軸配向ポリプロピレンフィルムは、透明性、機械特性、電気特性等に優れるため、包装用途、テープ用途、ケーブルラッピングやコンデンサをはじめとする電気用途等の様々な用途に用いられている。
この中でもコンデンサ用途は、その優れた耐電圧特性、低損失特性から直流用途、交流用途に限らず高電圧コンデンサ用に特に好ましく用いられている。
最近では、各種電気設備がインバーター化されつつあり、それに伴いコンデンサの小型化、大容量化の要求が一層高まってきている。そのような市場、特に自動車用途(ハイブリッドカー用途含む)や太陽光発電、風力発電用途の要求を受け、二軸配向ポリプロピレンフィルムの耐電圧性を向上させ、生産性、加工性を維持させつつ、一層の薄膜化が必須な状況となってきている。
かかる二軸配向ポリプロピレンフィルムは、耐電圧性、生産性、加工性の観点からフィルム面内の高配向化が必要である。フィルム面内の高配向化は製膜時に高倍率での延伸が必要であるため、これにより面内配向が進む一方で延伸性の悪化による製膜時のフィルム破れが発生しやすい。従って、著しく生産性が低下するなど、実使用において生産性、コスト面で必ずしも十分とはいえなかった(例えば特許文献1および2)。
また、特許文献2にはアイソタクチック度98%以上の高い立体規則性を有するポリプロピレン樹脂を低温度で高倍率延伸することでフィルムの面内配向を高める手法が開示されている。しかし、特許文献2に開示される製造方法では、実使用において生産性を十分維持するのが困難であった。
さらにまた、特許文献3には通常の製膜条件において原料樹脂に一定量の低分子成分を含有させることにより、フィルムの面内配向を制御する方法が開示されている。しかし、特許文献3に開示される製造方法ではフィルム面内の高配向化に限界があり、120℃の高温下で450V/μm以上の高い耐電圧の求められる用途では耐電圧が必ずしも十分とは言えない。
さらにまた、特許文献4には延伸助剤を添加することにより、安定に高倍率延伸する方法が開示されている。しかし、特許文献4に開示される製造方法では延伸助剤として極性基を実質的に含まない石油樹脂/または極性基を実質的に含まないテルペン樹脂を1種類以上添加する必要があり、これらの添加剤がフィルムの耐電圧を低下させるため、120℃の高温化で450V/μm以上の高い耐電圧の求められる用途では耐電圧が不十分であった。
さらにまた、特許文献5にはテンター法による同時二軸延伸、または逐次二軸延伸において長手方向、幅方向に延伸した後、再度長手方向に延伸を行う方法や、長手方向に二段階の延伸を行った後、幅方向に延伸する方法などにより、フィルムを高倍率に延伸する方法が開示されている。しかし、特許文献5に開示される製造方法では、フィルム面内の高配向化に限界があり、120℃の高温化で450V/μm以上の高い耐電圧の求められる用途では耐電圧が不十分であった。
本発明は、高電圧用コンデンサ用途において優れた耐電圧性と信頼性、生産性を発揮するコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムを提供せんとするものである。
上記した課題は、以下のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムによって達成可能である。
マイクロメータ法による厚み(t1)が1〜3μmであり、メソペンタッド分率(mmmm)が95%以上98%未満であるポリプロピレン樹脂を含み、かつ長手方向の配向パラメータPMDおよび幅方向の配向パラメータPTDが次式(1)を満足するコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルム。
0.80≦PMD+PTD≦0.95 ・・・(1)
ただし、
PMD=(A841/A809)/(5.8+(A841/A809))
PTD=(B841/B809)/(5.8+(B841/B809))
A841:光源を長手方向に偏光させて測定したFT−IRの波長841cm−1の吸収ピーク面積
A809:光源を長手方向に偏光させて測定したFT−IRの波長809cm−1の吸収ピーク面積
B841:光源を幅方向に偏光させて測定したFT−IRの波長841cm−1の吸収ピーク面積
B809:光源を幅方向に偏光させて測定したFT−IRの波長809cm−1の吸収ピーク面積
ただし、
PMD=(A841/A809)/(5.8+(A841/A809))
PTD=(B841/B809)/(5.8+(B841/B809))
A841:光源を長手方向に偏光させて測定したFT−IRの波長841cm−1の吸収ピーク面積
A809:光源を長手方向に偏光させて測定したFT−IRの波長809cm−1の吸収ピーク面積
B841:光源を幅方向に偏光させて測定したFT−IRの波長841cm−1の吸収ピーク面積
B809:光源を幅方向に偏光させて測定したFT−IRの波長809cm−1の吸収ピーク面積
本発明は、優れた面内配向を有する二軸配向ポリプロピレンフィルムを提供することができるので、包装用途、テープ用途、ケーブルラッピングやコンデンサをはじめとする電気用途等の様々な用途に適用でき、特にコンデンサ用途に、好ましくは自動車用、太陽光発電、風力発電用に好適である。
本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムは、メソペンタッド分率(mmmm)が95%以上98%未満であるポリプロピレン樹脂を含むことが好ましい。特に、ポリプロピレン樹脂として、上記したポリプロピレン樹脂の含有量がフィルム全体に対し90〜100質量%であることがより好ましく、さらに好ましくは95〜100質量%であり、より好ましくは100質量%である。
また、厚み(t1)は、1〜3μmであることが好ましい。
さらに、長手方向の配向パラメータPMDおよび幅方向の配向パラメータPTDが次式(1)を満足していることが重要である。
0.80≦PMD+PTD≦0.95 ・・・(1)
ただし、
PMD=(A841/A809)/(5.8+(A841/A809))
PTD=(B841/B809)/(5.8+(B841/B809))
A841:光源を長手方向に偏光させて測定したFT−IRの波長841cm−1の吸収ピーク面積
A809:光源を長手方向に偏光させて測定したFT−IRの波長809cm−1の吸収ピーク面積
B841:光源を幅方向に偏光させて測定したFT−IRの波長841cm−1の吸収ピーク面積
B809:光源を幅方向に偏光させて測定したFT−IRの波長809cm−1の吸収ピーク面積
本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムに用いる樹脂としては、耐電圧性と製膜安定性の点から、上述したように、メソペンタッド分率(mmmm)が95%以上98%未満であることが好ましい。好ましくは96%以上98%未満、より好ましくは97%以上98%未満である。メソペンタッド分率(mmmm)が95%未満であると、フィルムの結晶化度が低下し、フィルムの機械的強度や絶縁破壊強度に劣り耐電圧性が低下する場合がある。また、メソペンタッド分率(mmmm)が98%以上であると、延伸が困難となり、特に200m/min以上製膜速度においては製膜安定性に劣ることがある。
ただし、
PMD=(A841/A809)/(5.8+(A841/A809))
PTD=(B841/B809)/(5.8+(B841/B809))
A841:光源を長手方向に偏光させて測定したFT−IRの波長841cm−1の吸収ピーク面積
A809:光源を長手方向に偏光させて測定したFT−IRの波長809cm−1の吸収ピーク面積
B841:光源を幅方向に偏光させて測定したFT−IRの波長841cm−1の吸収ピーク面積
B809:光源を幅方向に偏光させて測定したFT−IRの波長809cm−1の吸収ピーク面積
本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムに用いる樹脂としては、耐電圧性と製膜安定性の点から、上述したように、メソペンタッド分率(mmmm)が95%以上98%未満であることが好ましい。好ましくは96%以上98%未満、より好ましくは97%以上98%未満である。メソペンタッド分率(mmmm)が95%未満であると、フィルムの結晶化度が低下し、フィルムの機械的強度や絶縁破壊強度に劣り耐電圧性が低下する場合がある。また、メソペンタッド分率(mmmm)が98%以上であると、延伸が困難となり、特に200m/min以上製膜速度においては製膜安定性に劣ることがある。
本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムは、コンデンササイズ、容量、耐電圧性、生産性の観点から、マイクロメータ法によるフィルムの厚み(t1)が1μm以上3μm以下であることが好ましい。なお、マイクロメータ法によるフィルムの厚み(t1)は、突起が存在する場合であっても、それらを含めて測定されるため、フィルムの最大厚みを表す指標となる。フィルムの厚み(t1)が1μm未満であると、性能面では機械的強度や絶縁破壊強度に劣る場合があり、また生産性の面からも劣ることがある。また、フィルムの厚み(t1)が3μmを超えると、コンデンササイズと容量のバランスが悪く、また生産面からも高倍率での延伸が困難になり、生産安定性に劣る場合がある。
本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムは、上述したように、次式(1)を満足することが重要である。
0.80≦PMD+PTD≦0.95 ・・・(1)
上記式(1)においてPMD+PTDの値は0.80以上0.95以下であることが好ましい。より好ましくは0.83以上0.95以下、更に好ましくは0.85以上0.95未満である。
PMD+PTDの値が0.80未満であると面内配向が低下し、耐電圧が低下しやすい。また、PMD+PTDの値が0.95よりも大きいと面内の配向が高くなりすぎ、製膜安定性に劣る場合がある。
上記式(1)においてPMD+PTDの値は0.80以上0.95以下であることが好ましい。より好ましくは0.83以上0.95以下、更に好ましくは0.85以上0.95未満である。
PMD+PTDの値が0.80未満であると面内配向が低下し、耐電圧が低下しやすい。また、PMD+PTDの値が0.95よりも大きいと面内の配向が高くなりすぎ、製膜安定性に劣る場合がある。
本発明者らは鋭意検討することにより、フィルムの耐電圧性と面内配向度、生産性に高い相関性があり、耐電圧性の向上には面内配向度が高く、生産性がよいプロセスとすることで性能面、生産面の両立を可能とし制御することが重要であることを見出したものである。
PMD+PTDの値を0.80以上0.95以下に制御するためには、縦延伸予熱温度を100〜120℃、縦延伸温度を100〜120℃、縦延伸倍率を5.5〜8.0倍に調整することが好ましい。縦延伸予熱温度、および縦延伸温度が低い、かつ/または、縦延伸倍率が高いと、PMD+PTDが高くなりすぎ製膜安定性に劣る場合がある。また、縦延伸予熱温度、および縦延伸温度が高い、かつ/または、縦延伸倍率が低いと、PMD+PTDが低くなりすぎ、耐電圧性に劣る場合がある。
また、本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムは、上記発明において下記式(2)および(3)を同時に満たすことが好ましい。
0.15≦PMD≦0.35 ・・・(2)
0.50≦PTD≦0.70 ・・・(3)
上記式(2)および(3)において、PMDの値は0.15以上0.35以下であることが好ましい。より好ましくは0.18以上0.32以下、更に好ましくは0.20以上0.30以下である。PMDの値が0.15未満であると面内配向が低くなりすぎ、耐電圧性に劣る場合がある。また、PMDの値が0.35よりも大きいと極端に配向が進んでいるためMD方向(長手方向)の延伸が困難になり、フィルム破断等の不具合が発生しやすく、著しく製膜安定性に劣る場合がある。
0.50≦PTD≦0.70 ・・・(3)
上記式(2)および(3)において、PMDの値は0.15以上0.35以下であることが好ましい。より好ましくは0.18以上0.32以下、更に好ましくは0.20以上0.30以下である。PMDの値が0.15未満であると面内配向が低くなりすぎ、耐電圧性に劣る場合がある。また、PMDの値が0.35よりも大きいと極端に配向が進んでいるためMD方向(長手方向)の延伸が困難になり、フィルム破断等の不具合が発生しやすく、著しく製膜安定性に劣る場合がある。
一方、PTDの値は0.50以上0.70以下であることが好ましい。より好ましくは0.53以上0.67以下、更に好ましくは0.55以上0.65以下である。PMD同様に、PTDが0.50未満であると面内配向が低くなりすぎ、耐電圧性に劣る場合がある。また、PTDの値が0.70よりも大きいと極端に配向が進んでいるためTD方向(幅方向)の延伸が困難になり、ステンター内での破れ等が発生しやすく、製膜安定性に劣る場合がある。
また、本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムの長手方向の破断強度(fMD)は200MPa以上350MPa以下であることが好ましい。より好ましくは220MPa以上330MPa以下、更に好ましくは240MPa以上300MPa以下である。破断強度(fMD)が200MPa未満であると機械強度が低下し、耐電圧性に劣る場合がある。また、破断強度(fMD)が350MPaより高いと、機械強度が高くなりすぎ、加工時のハンドリング性の悪化等生産安定性に劣る場合がある。
長手方向の破断強度(fMD)を200MPa以上350MPa以下に制御するためには、メソペンタッド分率(mmmm)が95%以上のポリプロピレン樹脂を用い、縦延伸温度100〜120℃、縦延伸倍率を5.5〜8.0倍に調整することが好ましい。メソペンタッド分率(mmmm)が低い、かつ/または、縦延伸温度が高い、かつ/または、縦延伸倍率が低いと、長手方向の破断強度(fMD)が低下する傾向がある。また、メソペンタッド分率(mmmm)が高い、かつ/または、縦延伸温度が低い、かつ/または、縦延伸倍率が高いと、長手方向の破断強度(fMD)が向上する傾向がある。なお、長手方向の破断強度(fMD)に最も影響するのは縦延伸倍率である。
また、本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムの幅手方向の破断強度(fTD)は250MPa以上450MPa以下であることが好ましい。より好ましくは280MPa以上420MPa以下、更に好ましくは300MPa以上400MPa以下である。破断強度(fTD)が250MPa未満であると機械強度が低下し、耐電圧性に劣る場合がある。また、破断強度(fMD)が450MPaより高いと、機械強度や熱収縮率が高くなりすぎ、特に蒸着時の加工性の低下等生産安定性に劣る場合がある。
幅手方向の破断強度(fTD)は250MPa以上450MPa以下に制御するためには、メソペンタッド分率(mmmm)が95%以上のポリプロピレン樹脂を用い、横延伸温度を140〜170℃、横延伸倍率を7〜13倍に延伸することが好ましい。メソペンタッド分率が低い、かつ/または、横延伸温度が低い、かつ/または、横延伸倍率が低いと、幅手方向の破断強度(fTD)が低下する傾向がある。また、メソペンタッド分率が高い、かつ/または、横延伸温度が高い、かつ/または、横延伸倍率が高いと、幅手方向の破断強度(fTD)が向上する傾向がある。
幅手方向の破断強度(fTD)は250MPa以上450MPa以下に制御するためには、メソペンタッド分率(mmmm)が95%以上のポリプロピレン樹脂を用い、横延伸温度を140〜170℃、横延伸倍率を7〜13倍に延伸することが好ましい。メソペンタッド分率が低い、かつ/または、横延伸温度が低い、かつ/または、横延伸倍率が低いと、幅手方向の破断強度(fTD)が低下する傾向がある。また、メソペンタッド分率が高い、かつ/または、横延伸温度が高い、かつ/または、横延伸倍率が高いと、幅手方向の破断強度(fTD)が向上する傾向がある。
また、本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムは、長手方向の破断伸度(EMD)が40%以上120%以下であることが好ましい。より好ましくは50%以上110%以下、更に好ましくは60%以上100%以下である。長手方向の破断伸度(EMD)が40%未満であると、フィルムの剛性が高くなりすぎ、伸びが小さく搬送安定性、蒸着加工性といった生産安定性に劣る場合がある。また、長手方向の破断伸度(EMD)が120%よりも高いと、剛性が低くなりすぎ、伸びが大きく搬送安定性、蒸着加工性といった生産安定性や耐電圧性に劣る場合がある。
長手方向の破断伸度(EMD)を40%以上120%以下に制御するためには縦延伸温度100〜120℃、縦延伸倍率を5.5〜8.0倍に調整することが好ましい。縦延伸温度が高い、かつ/または、縦延伸倍率が低いと、長手方向の破断伸度(EMD)が向上する傾向がある。また、縦延伸温度が低い、かつ/または、縦延伸倍率が高いと、長手方向の破断伸度(EMD)が低下する傾向がある。なお、長手方向の破断伸度(EMD)に最も影響するのは縦延伸温度である。
また、本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムは、長手方向の破断伸度(EMD)と長手方向の破断強度(fMD)が下記式(4)を満たすことが好ましい。
1.8≦fMD/EMD≦4.0 [MPa/%] ・・・(4)
上記式(4)において、fMD/EMDの値が1.8MPa/%以上4.0MPa/%以下であることが好ましい。より好ましくは2.0MPa/%以上3.8MPa/%以下、更に好ましくは2.4MPa/%以上3.6MPa/%以下である。fMD/EMDの値が1.8MPa/%未満であると、剛性が低くなりすぎ、加工性の低下や耐電圧に劣る場合がある。また、fMD/EMDが4.0MPa/%より大きいとMD方向の剛性が高くなりすぎ、MD方向の延伸が困難となり製膜安定性に劣る場合がある。
上記式(4)において、fMD/EMDの値が1.8MPa/%以上4.0MPa/%以下であることが好ましい。より好ましくは2.0MPa/%以上3.8MPa/%以下、更に好ましくは2.4MPa/%以上3.6MPa/%以下である。fMD/EMDの値が1.8MPa/%未満であると、剛性が低くなりすぎ、加工性の低下や耐電圧に劣る場合がある。また、fMD/EMDが4.0MPa/%より大きいとMD方向の剛性が高くなりすぎ、MD方向の延伸が困難となり製膜安定性に劣る場合がある。
また、本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムの両面の中心線平均粗さ(SRa)は、10〜40nmであることが好ましく、さらに好ましくは15〜35である。中心線平均粗さ(SRa)が40nmより大きいと、フィルムを積層した場合に層間に空気が入り易くコンデンサの劣化や容量のバラツキにつながることがある。また、フィルムに金属層を形成したとき金属層に穴アキ等が発生し高温時の絶縁破壊電圧やコンデンサ寿命試験等の耐電圧性が低下する場合や、電圧印加時に電荷が集中し絶縁欠陥の原因となる場合がある。また、中心線平均粗さ(SRa)が10nm未満であると、フィルムが極端に滑りにくくなりハンドリング性に劣る場合や、コンデンサに絶縁油を含浸するときにフィルム層間に絶縁油が均一に浸透せず連続使用時の容量変化が大きくなる場合やセルフヒーリング性が低下する場合がある。
中心線平均粗さ(SRa)を10〜40nmに制御するためには冷却ドラム温度を70〜100℃に調整することが好ましい。冷却ドラム温度が低いとSRaが低下する傾向がある。また、冷却ドラム温度が高いと中心線平均粗さ(SRa)が向上する傾向がある。
また、本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムの両面の10点平均粗さ(SRz)は、500〜1,000nmであることが好ましく、より好ましくは600〜900nmである。10点平均粗さ(SRz)が1,000nmより大きいと、フィルムを積層した場合に層間に空気が入り易くコンデンササイズと容量のバランスが悪くなり、またAC(交流)用途においては部分放電によるコンデンサの劣化につながることがある。また、フィルムに金属膜を積層したとき金属膜に穴アキ等が発生し高温時の絶縁破壊電圧や素子寿命の面から耐電圧性が低下する場合や、電圧印加時に電荷が集中し絶縁欠陥の原因となる場合がある。また、10点平均粗さ(SRz)が500nm未満であると、フィルムが極端に滑りにくくなりハンドリング性に劣る場合や、コンデンサに絶縁油を含浸するときにフィルム層間に絶縁油が均一に浸透せず連続使用時の容量変化が大きくなる場合やセルフヒーリング性が低下する場合がある。
10点平均粗さ(SRz)を500〜1,000nmに制御するためには、冷却ドラム温度を70〜100℃、縦延伸予熱温度を100〜140℃とすることが好ましい。冷却ドラム温度が低い、かつ/または、縦延伸予熱温度が低いと、10点平均粗さ(SRz)が低下する傾向がある。また、冷却ドラム温度が高い、かつ/または、縦延伸予熱温度が高いと、10点平均粗さ(SRz)が向上する傾向がある。なお、後述する分岐鎖状ポリプロピレン(H)を0.05〜10質量%含有するとフィルム表面が緻密に粗面化するため、縦延伸予熱温度が100〜120℃の低温においても、冷却ドラムの調整のみで10点平均粗さ(SRz)を500〜1,000nmに調整することができる。
なお、上記の突起高さや突起個数、10点平均粗さ(SRz)、中心線平均粗さ(SRa)などの値は、JIS B−0601(1982)に基づき、株式会社小坂研究所製「非接触三次元微細形状測定器(ET−30HK)」及び「三次元粗さ分析装置(MODEL SPA−11)」を用いて測定することができる。測定条件等の詳細は後述する。
本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルム表面の光沢度は125〜145%の範囲であることが好ましく、より好ましくは130〜140%である。光沢度を低下せしめることはフィルム表面の凹凸を緻密にすることを意味し、単位面積当たりの突起個数が増え粗さ密度が高くなる。光沢度を125%未満まで低下せしめると、突起高さ、突起個数が増えることによってコンデンサとしての高温での耐電圧が低下しやすくなる。一方、光沢度が145%を超えるとフィルム層間が非常に滑りにくく、扁平状のコンデンサ素子の成形が困難となる場合や、充分なフィルム層間のクリアランスを維持できずにセルフヒーリング性、保安性が極端に低下する場合がある。
光沢度を125〜145%に制御するためには冷却ドラム温度を70〜100℃に調整することが好ましい。冷却ドラム温度が低いと光沢度が向上する傾向がある。また、冷却ドラム温度が高いと光沢度が低下する傾向がある。
本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムの少なくとも片面の表面濡れ張力は、37〜50mN/mであることが好ましく、更に好ましくは39〜48mN/mである。通常ポリプロピレンフィルムの表面濡れ張力は30mN/m程度であるが、例えばコロナ放電処理、プラズマ処理、グロー処理、火炎処理により表面濡れ張力を高めることができる。少なくとも片面の表面濡れ張力が37mN/m以上であると金属膜との接着性に優れ、コンデンサの保安性を高めることができる。また、濡れ張力が50mN/mを超えると、フィルム同士の密着性が高くなり、蒸着加工時にフィルムをロールから巻き出す際、ブロッキングが強くフィルムが破断する場合がある。
次に、本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムに用いられるポリプロピレン等の原料について説明する。
本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムの主原料であるポリプロピレン樹脂は、通常、包装材やコンデンサ用に使用されるポリプロピレン樹脂を用いることができる(以下、便宜上、直鎖状ポリプロピレンと呼ぶ)。本発明で使用する直鎖状ポリプロピレンは、冷キシレン可溶部(CXS)が4質量%以下であり、かつメソペンタッド分率(mmmm)は95%以上98%未満であるポリプロピレンであることが好ましい。これらを満たさないと製膜安定性に劣る場合や耐電圧性が低下する場合がある。
本発明にかかる直鎖状ポリプロピレンの冷キシレン可溶部(CXS)は、4質量%以下であることが好ましく、更に好ましくは3質量%以下であり、特に好ましくは2質量%以下である。冷キシレン可溶部(CXS)とは、ポリプロピレンを135℃のキシレンで完全溶解後に20℃で析出させたとき、キシレン中に溶解しているポリプロピレン成分のことであり、低立体規則性成分や低分子量成分等の結晶化しにくい成分に該当していると考えられる。冷キシレン可溶部(CXS)が4質量%よりも高いと、フィルムの熱寸法安定性や高温での絶縁破壊電圧が低下する等の問題を生じることがある。
本発明にかかる直鎖状ポリプロピレンのメソペンタッド分率(mmmm)は、95%以上98%未満であることが好ましい。より好ましくは96%以上98%未満、更に好ましくは97%以上98%未満である。メソペンタッド分率(mmmm)は、核磁気共鳴法(NMR法)で測定されるポリプロピレンの結晶相の立体規則性を示す指標であり、該数値が高いものほど結晶化度が高く高温での絶縁破壊電圧が高くなる。メソペンタッド分率(mmmm)が高すぎると延伸が困難となり、製膜安定性に劣る場合がある。このように立体規則性の高い直鎖状ポリプロピレンを得るには、n−ヘプタン等の溶媒で得られたポリプロピレン樹脂パウダーを洗浄する方法や、触媒および/または助触媒の選定、組成の選定を適宜行う方法等が好ましく採用される。
本発明で使用する直鎖状ポリプロピレンとしては、溶融流動指数(MFR)が1〜10g/10分(230℃、21.18N荷重)であることが好ましく、特に好ましくは2〜5g/10分(230℃、21.18N荷重)の範囲である。直鎖状ポリプロピレンの溶融流動指数(MFR)を上記の値とするためには、平均分子量や分子量分布を制御する方法などが採用される。
本発明で使用する直鎖状ポリプロピレンは、主としてプロピレンの単独重合体からなるが、本発明の目的を損なわない範囲で、直鎖状ポリプロピレンは、他の不飽和炭化水素からなる共重合成分などを含有してもよい。また、本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムの樹脂原料として、直鎖状ポリプロピレンに、プロピレンと他の不飽和炭化水素との共重合体がブレンドされていてもよい。このような共重合成分やブレンド物を構成する単量体成分として、例えば、エチレン、プロピレン(共重合されたブレンド物の場合)、1−ブテン、1−ペンテン、3−メチルペンテン−1、3−メチルブテン−1、1−ヘキセン、4−メチルペンテン−1、5−エチルヘキセン−1、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、ビニルシクロヘキセン、スチレン、アリルベンゼン、シクロペンテン、ノルボルネン、5−メチル−2−ノルボルネンなどが挙げられる。共重合量またはブレンド量は、耐絶縁破壊特性、寸法安定性の点から、共重合量では1mol%未満とし、ブレンド量では10質量%未満とするのが好ましい。
また、本発明で使用する直鎖状ポリプロピレンには、本発明の目的を損なわない範囲で種々の添加剤(例えば結晶核剤、酸化防止剤、熱安定剤、すべり剤、帯電防止剤、ブロッキング防止剤、充填剤、粘度調整剤、着色防止剤)を含有せしめることもできる。
これらの添加剤の中で、酸化防止剤の種類および添加量の選定は長期耐熱性の観点から重要である。すなわち、酸化防止剤としては立体障害性を有するフェノール系のものが好ましく、複数を混合して使用する場合は、少なくとも1種は分子量500以上の高分子量型のものが好ましい。酸化防止剤の具体例としては種々のものが挙げられるが、例えば2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT:分子量220.4)とともに1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン(例えばBASFジャパン社製IRGANOX(登録商標)1330:分子量775.2)またはテトラキス[メチレン−3(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン(例えばBASFジャパン社製IRGANOX1010:分子量1177.7)を併用することが好ましい。これら酸化防止剤の総含有量はポリプロピレン全量に対して0.03〜1.0質量%の範囲が好ましい。酸化防止剤が少なすぎると長期耐熱性に劣る場合がある。酸化防止剤が多すぎるとこれら酸化防止剤のブリードアウトによる高温下でのブロッキングにより、コンデンサ素子に悪影響を及ぼす場合がある。より好ましい含有量は0.1〜0.9質量%であり、特に好ましくは0.2〜0.8質量%である。
本発明で使用する直鎖状ポリプロピレンには、本発明の目的に反しない範囲で、結晶核剤を添加することができる。結晶核剤としては、α晶核剤(ジベンジリデンソルビトール類、安息香酸ナトリウム等)、β晶核剤(1,2−ヒドロキシステアリン酸カリウム、安息香酸マグネシウム、N,N’−ジシクロヘキシル−2,6−ナフタレンジカルボキサミド等のアミド系化合物、キナナクリドン系化合物等)のほか、後述する分岐鎖状ポリプロピレン(H)が例示される。結晶核剤として、それ自身でα晶またはβ晶の結晶核剤効果を有する分岐鎖状ポリプロピレン(H)を含有することが好ましい。本発明にかかるコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムにおいて、分岐鎖状ポリプロピレン(H)以外のα晶核剤や、β晶核剤を添加することにより、目的とする表面粗さが得難くなる場合や、高温での体積固有抵抗の低下等、電気特性にも悪影響を与える場合があり、含有量としては、0.1質量%未満とするのが好ましく、更に好ましくは実質的に添加されていないことが好ましい。
本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムは、分岐鎖状ポリプロピレン(H)を含有することが好ましく、さらに、直鎖状ポリプロピレンと前記分岐鎖状ポリプロピレン(H)との混合物により構成されていることが好ましい。
この場合、分岐鎖状ポリプロピレン(H)は、230℃で測定したときの溶融張力(MS)と溶融流動指数(MFR)が、下記式(5)を満たすことが好ましい。
log(MS)>−0.56log(MFR)+0.74 ・・・(5)
ここで、230℃で測定したときの溶融張力とは、JIS−K7210(1999)に示される溶融流動指数(MFR)測定に準じて測定されたものである。具体的には、株式会社東洋精機製作所製メルトテンションテスターを用いて、ポリプロピレンを230℃に加熱し、溶融ポリプロピレンを押出速度15mm/分で吐出してストランドとし、このストランドを6.4m/分の速度で引き取る際の張力を測定し、溶融張力(単位cN)とする。また、230℃で測定したときの溶融流動指数(MFR)とは、JIS−K7210(1999)に準じて荷重21.18Nで測定されたもの(単位g/10分)である。
ここで、230℃で測定したときの溶融張力とは、JIS−K7210(1999)に示される溶融流動指数(MFR)測定に準じて測定されたものである。具体的には、株式会社東洋精機製作所製メルトテンションテスターを用いて、ポリプロピレンを230℃に加熱し、溶融ポリプロピレンを押出速度15mm/分で吐出してストランドとし、このストランドを6.4m/分の速度で引き取る際の張力を測定し、溶融張力(単位cN)とする。また、230℃で測定したときの溶融流動指数(MFR)とは、JIS−K7210(1999)に準じて荷重21.18Nで測定されたもの(単位g/10分)である。
本発明で使用する分岐鎖状ポリプロピレン(H)としては、上記式(5)を満たすことが好ましいが、特に限定されるものではなく、製膜性の観点から溶融流動指数(MFR)は1〜20g/10分の範囲にあるものが好ましく、1〜10g/10分の範囲にあるものがより好ましい。また、分岐鎖状ポリプロピレン(H)の溶融張力については、1〜30cNの範囲にあるものが好ましく、2〜20cNの範囲にあるものがより好ましい。溶融張力が小さいと突起の均一性に劣り、粗大突起を形成しやすくなる。溶融張力が大きいほど突起の均一性が高くなり、緻密な表面形成(単位面積当たりの突起個数が多い)となりやすい。
本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムが分岐鎖状ポリプロピレン(H)を含有すると、通常のポリプロピレンの溶融結晶化温度がおよそ110℃付近であるのに対して、115℃以上に高めることができる。何らかの原因で誘電体フィルムが絶縁破壊を起こした際、発生する放電エネルギーによって放電部周辺の蒸着金属が飛散するとともに、フィルム自身も部分融解する。通常コンデンサの雰囲気温度が高温になると再結晶化しにくく絶縁性を回復しにくくなるが、分岐鎖状ポリプロピレン(H)の添加により溶融結晶化温度を高めることで再結晶化がしやすくなり、保安性を向上せしめることができる。
230℃で測定したときの溶融張力(MS)と溶融流動指数(MFR)が、上記式(5)を満たす分岐鎖状ポリプロピレン(H)を得るには、分岐構造を持つオリゴマーやポリマーをブレンドする方法、特開昭62−121704号公報に記載されているようにポリプロピレン分子中に長鎖分岐構造を導入する方法、あるいは特許第2869606号公報に記載されている方法等が好ましく用いられる。上記式(5)を満たす分岐鎖状ポリプロピレン(H)としては、具体的にはBasell社製“Profax PF−814”、Borealis社製“Daploy HMS−PP”(例えば、WB130HMS、WB135HMS)が例示されるが、この中でも電子線架橋により得られるPF−814は、樹脂中のゲル成分が少ないため、好ましく用いられる。なお、本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムに使用する分岐鎖状ポリプロピレン(H)は、カーボン原子10,000個中に対し5箇所以下の内部3置換オレフィンを有することが好ましい。この内部3置換オレフィンの存在は1H−NMRスペクトルのプロトン比により確認することができる。
本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムは、230℃で測定したときの溶融張力(MS)と溶融流動指数(MFR)が、上記式(5)を満たす分岐鎖状ポリプロピレン(H)を0.05〜10質量%含有することが好ましく、より好ましくは0.5〜8質量%、更に好ましくは1〜5質量%である。分岐鎖状ポリプロピレン(H)の含有量が0.05質量%未満であると、粗大突起の割合が増えフィルムの耐電圧が低下する場合がある。また、分岐鎖状ポリプロピレン(H)の含有量が10質量%より高いと、フィルム表面のクレーター形状が小さくなりすぎ、素子加工性の低い平滑な表面が形成される場合がある。
本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムが直鎖状ポリプロピレンと分岐鎖状ポリプロピレン(H)とから構成される場合、融点を後述する方法で測定する際、2nd−Runで測定する際に観測される融解ピークが少なくとも2つ現れる。すなわち、第一の融解ピーク(温度160〜172℃)に加えて、ショルダーピーク(148〜157℃)を有する。これにより均一な突起を有し、粗大突起の少ない緻密な表面形成が可能となる。また、コンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムに分岐鎖状ポリプロピレン(H)が上記の割合で添加されることにより、突起の均一性に優れ、しかも粗大突起の少ない優れた特徴的な表面形状と、−40℃から105℃を超える広範囲の雰囲気温度条件下でも優れた加工性と高耐電圧性を発揮するコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムを製造することができる。
また、本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムの灰分は50ppm以下(質量基準、以下同じ)であることが好ましく、より好ましくは30ppm以下であり、特に好ましくは20ppm以下である。かかる灰分が多すぎると、該フィルムの耐絶縁破壊特性が低下し、コンデンサとした場合に絶縁破壊電圧が低下する場合がある。灰分をこの範囲とするためには、触媒残渣の少ない原料を用いることが重要であるが、製膜時の押出系からの汚染も極力低減するなどの方法、例えばブリード時間を1時間以上かけ、実際に製膜を開始する前にポリマーで経路を十分洗浄するなどの方法を採用することができる。
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは高剛性と高配向度に優れる構成をとることにより、耐電圧性に優れハンドリング性にも優れることから薄膜のフィルムコンデンサ用に好適であり、特にマイクロメータ法によるフィルム厚み(t1)が1μm以上3μm以下の範囲であるとその性能が効果的に発現される。より好ましい厚みは1.2μm以上2.8μm以下、さらに好ましい厚みは1.5μm以上2.5μm以下である。
本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムは、コンデンサ用誘電体フィルムとして好ましく用いられるものであるが、コンデンサのタイプに限定されるものではない。具体的には電極構成の観点では箔巻きコンデンサ、金属蒸着膜コンデンサのいずれであってもよいし、絶縁油を含浸させた油浸タイプのコンデンサや絶縁油を全く使用しない乾式コンデンサにも好ましく用いられる。また、形状の観点では、巻回式であっても積層式であっても構わない。しかしながら本発明のフィルムの特性から特に金属蒸着膜コンデンサとして好ましく使用される。
本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムは、コンデンサ用誘電体フィルムとして好ましく用いられるものであるが、コンデンサのタイプに限定されるものではない。具体的には電極構成の観点では箔巻きコンデンサ、金属蒸着膜コンデンサのいずれであってもよいし、絶縁油を含浸させた油浸タイプのコンデンサや絶縁油を全く使用しない乾式コンデンサにも好ましく用いられる。また、形状の観点では、巻回式であっても積層式であっても構わない。しかしながら本発明のフィルムの特性から特に金属蒸着膜コンデンサとして好ましく使用される。
次いで本発明の金属膜積層フィルムについて説明する。
まず、金属膜積層フィルムを構成する金属膜について、該金属膜を構成する金属種としては、アルミニウム、亜鉛、銅、金、銀、ニッケル、クロム等の金属、および/または、これらの混合物、合金、化合物が例示される。この中でもアルミニウム、亜鉛の単独、合金、または混合物がコストや性能の面から優れている。また、該金属膜の構成は単層構成であっても多層構成であってもよい。金属膜を設ける方法としては、金属を真空中で加熱融解して蒸散することによって金属膜を形成する真空蒸着法、適当なバインダー樹脂とともに金属粉等をコーティングする方法等が例示されるが、真空蒸着法が蒸着膜形成の点で優れている。
上記金属膜の膜抵抗は1〜20Ω/□であることが好ましく、より好ましくは5〜10Ω/□である。膜抵抗が1Ω/□未満であると、電流集中によりコンデンサが破壊されやすくなる。また、膜抵抗が20Ω/□を超えると内部抵抗が大きくなり、大電流が流れた際にコンデンサの発熱が大きくなる場合がある。
次いで本発明の金属膜積層フィルムを用いたフィルムコンデンサについて説明する。コンデンサの形式は巻回式であっても積層式であってもよいが、より耐電圧特性の優れる巻回式であることが好ましい。コンデンサの形式が巻回式であれば、コンデンサの形状は断面が楕円形状であり、その楕円の長径と短径の比が1.5以上であることが好ましい。
本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムは、上述した特性を与えうる原料を用い、二軸延伸されることによって得ることが可能である。二軸延伸の方法としては、インフレーション同時二軸延伸法、ステンター同時二軸延伸法、ステンター逐次二軸延伸法のいずれによっても得られるが、その中でも、製膜安定性、厚み均一性、フィルムの高剛性と寸法安定性を制御する点においてステンター逐次二軸延伸法を採用することが好ましい。
次に、ステンター逐次二軸延伸法による本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムの製造方法を説明するが、必ずしもこれに限定されるものではない。
まず、直鎖状ポリプロピレンに分岐鎖状ポリプロピレン(H)を所定の割合でブレンドして溶融押出し、濾過フィルターを通した後、220〜280℃の温度でTダイから押出し、冷却ドラム上で固化させ未延伸シートを得る。ここで、本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムを得るためには、β晶を適正に生成させる必要があり、β晶を適正に生成させるべく冷却ドラムの温度制御を適切に行うことが好ましい。β晶を効率的に生成せしめるためには、β晶の生成効率が最大となる樹脂温度に所定時間維持することが好ましく、該温度は通常115〜135℃である。また保持時間として1秒以上は保持することが好ましい。
これらの条件を実現するためには樹脂温度や押出量、引き取り速度等に応じて適宜プロセスを決定することができるが、生産性の観点からは、冷却ドラムの径が保持時間に大きく影響するために、該ドラムの直径は少なくとも1m以上であることが好ましい。更に、選定すべき冷却ドラム温度は、70〜100℃であることが好ましく、更に好ましくは72〜98℃、特に好ましくは75〜90℃の範囲である。冷却ドラム温度が100℃より高いと、β晶形成が進行しすぎるためフィルム内にボイドが発生し、耐絶縁破壊特性が低下する場合がある。一方、冷却ドラム温度が70℃未満であるとβ晶が生成せず、素子加工性に劣る平滑な表面が形成される場合がある。
冷却ドラムへの未延伸シートの密着方法としては、静電印加法、水の表面張力を利用した密着方法、エアーナイフ法、プレスロール法、水中キャスト法などのうちいずれの手法を用いてもよいが、平面性が良好でかつ表面粗さの制御が可能なエアーナイフ法が好ましい。
次に、この未延伸シートを二軸延伸する。まず、未延伸シートを縦延伸予熱ロールに通して予熱する。縦延伸予熱ロールの温度は100〜120℃が好ましく、より好ましくは103〜117℃、更に好ましくは105〜115℃である。縦延伸予熱ロール温度が100℃未満であると、フィルムの予熱不足によって縦延伸時に熱量が不足し、延伸応力過多により破断する場合がある。また、縦延伸予熱ロール温度が120℃より高いと、フィルムの面内配向が進みにくく、また、フィルムの強度が低下する場合がある。なお、縦延伸予熱ロールの温度は、縦延伸前に未延伸シートの温度を延伸温度に到達させる観点から、縦延伸ロール温度と同じであることが好ましい。
続いて該未延伸フィルムを縦延伸ロールに通して縦延伸し、その後室温まで冷却する。なお、縦延伸の手法には一挙延伸法および多段延伸法が挙げられるが、より高い延伸速度で延伸できフィルムの面内配向を高められる一挙延伸法の方が好ましく用いられる。縦延伸ロール温度は100〜120℃が好ましく、より好ましくは103〜117℃、更に好ましくは105〜115℃である。縦延伸ロール温度が100℃未満であると、フィルムが縦延伸時に熱量不足となり、延伸応力過多により破断する場合がある。また、縦延伸ロール温度が120℃より高いと、フィルムの面内配向が進みにくく、また、フィルムの強度が低下する場合がある。また、縦延伸倍率は5.5〜8.0倍が好ましく、より好ましくは6.0〜8.0倍、更に好ましくは6.5〜8.0倍である。縦延伸倍率が5.5倍未満であると、フィルムの面内配向が低下する場合がある。また、縦延伸倍率が8.0倍より高いと、フィルムが破断し著しく製膜安定性に劣る場合がある。さらにまた、縦延伸速度は1.0×106〜5.0×106%/分が好ましく、より好ましくは2.0×106〜5.0×106%/分、特に好ましくは3.0×106〜5.0×106%/分の範囲である。縦延伸速度が1.0×106%/分未満であると、面内配向が進みにくく耐電圧に劣る場合がある。一方、縦延伸速度が5.0×106%/分より高いと、フィルムが破断し著しく製膜性に劣る場合がある。
本発明でフィルム面内の高配向化を達成するためには、未延伸シートを100〜120℃の低温で、かつ5.5〜8.0倍の高倍率で、かつ1.0×106〜5.0×106%/分の高速で延伸をすることが好ましい。しかしながら、一般的に未延伸シート端部の厚みは、ステンターのクリップで未延伸シートの端部を把持させるため、延伸後に製品となる未延伸シート中央部分よりも著しく厚くなっている。従って、単にロール温度を低下させ、かつ高倍率に、かつ高速で延伸した際には、厚みの厚いシート端部で熱量不足となり、フィルム破断が発生し、生産性が著しく低下する。
そこで、本発明においては、まず、冷却ロール上にエッジクーラー(例えば、小型のエアクーラー)を設置し、冷却ロール上で溶融ポリマーを未延伸シートに冷却固化する際、未延伸シート端部のみを急冷し、未延伸シート端部の非晶成分を増加させ延伸性を付与することが好ましい。エッジクーラーの温度は0〜40℃が好ましく、より好ましくは5〜35℃、特に好ましくは10〜30℃の範囲である。エッジクーラー温度が40℃より高いと、未延伸シート端部の結晶化が進行し、延伸性が低下する場合がある。一方、エッジクーラー温度が0℃より低いと、未延伸シートと冷却ロールの密着性が悪化し、未延伸シートの長手方向に結晶性ムラが発生し、フィルム破断により生産性が低下する場合がある。
さらに、本発明においては、上記の冷却ロール上のエッジクーラーにより未延伸シート端部を急冷する方法と併せて、縦延伸ロール上にエッジヒーター(例えば、小型のラジエーションヒーター)を設置し、未延伸シート端部にのみ、熱量を付与し、延伸性を高める方法を用いることが好ましい。エッジヒーター温度は120〜160℃が好ましく、さらに好ましくは125〜155℃、特に好ましくは130〜150℃の範囲である。エッジヒーター温度が160℃より高いと、未延伸シート端部が溶融し、延伸時に破断する場合がある。一方、エッジヒーター温度が120℃より低いと、未延伸シート端部への熱量付与が不十分であり、延伸時に破断する場合がある。
その後、該延伸フィルム端部をクリップで把持しステンターに導いて、140〜170℃、より好ましくは150〜160℃で幅方向に7〜13倍、より好ましくは8〜12倍に延伸する。次いで幅方向に2〜20%の弛緩を与えつつ、140〜160℃の温度で熱固定する。その後、100〜150℃で冷却工程を経てステンターの外側へ導き、フィルム端部のクリップを解放し、ワインダ工程にてフィルムエッジ部をスリットし、フィルム製品ロールを巻き取る。ここでフィルムを巻き取る前に蒸着を施す面に蒸着金属の接着性を良くするために、空気中、窒素中、炭酸ガス中あるいはこれらの混合気体中でコロナ放電処理を行うことが好ましい。
本発明のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムに金属膜を設けた金属膜積層フィルムとする場合、金属膜を形成する面に、大気中、窒素中、炭酸ガス中あるいはこれらの混合気体中において、処理強度20〜30W・min/m2でコロナ放電処理を施し、蒸着金属の接着性を付与する。本発明において、上記したコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルム表面に金属膜を設けて金属膜積層フィルムとする方法は特に限定されないが、例えば、ポリプロピレンフィルムの少なくとも片面に、アルミニウムなどを蒸着してフィルムコンデンサの内部電極となるアルミニウム蒸着膜等の金属膜を設ける方法が好ましく用いられる。このとき、アルミニウムと同時あるいは逐次に、例えば、ニッケル、銅、金、銀、クロムおよび亜鉛などの他の金属成分を蒸着することもできる。また、蒸着膜上にオイルなどで保護層を設けることもできる。
本発明では、必要により、金属膜を形成後、金属膜積層フィルムを特定の温度でアニール処理を行なったり、熱処理を行なったりすることができる。また、絶縁もしくは他の目的で、金属膜積層フィルムの少なくとも片面に、ポリフェニレンオキサイドなどのコーティングを施すこともできる。
このようして得られた金属膜積層フィルムは、種々の方法で積層もしくは巻回してフィルムコンデンサを得ることができる。巻回型フィルムコンデンサの好ましい製造方法を例示すると、次のとおりである。
ポリプロピレンフィルムの片面にアルミニウムを減圧状態で蒸着する。その際、フィルム長手方向に走るマージン部を有するストライプ状に蒸着する。次に、表面の各蒸着部の中央と各マージン部の中央に刃を入れてスリットし、表面が一方にマージンを有した、テープ状の巻き取りリールを作成する。左もしくは右にマージンを有するテープ状の巻き取りリールを左マージンおよび右マージンのもの各1本ずつを、幅方向に蒸着部分がマージン部よりはみ出すように2枚重ね合わせて巻回し、巻回体を得る。
両面に蒸着を行う場合は、一方の面の長手方向に走るマージン部を有するストライプ状に蒸着し、もう一方の面には長手方向のマージン部が裏面側蒸着部の中央に位置するようにストライプ状に蒸着する。次に表裏それぞれのマージン部中央に刃を入れてスリットし、両面ともそれぞれ片側にマージン(例えば表面右側にマージンがあれば裏面には左側にマージン)を有するテープ状の巻き取りリールを作製する。得られたリールと未蒸着の合わせフィルム各1本ずつを、幅方向に金属化フィルムが合わせフィルムよりはみ出すように2枚重ね合わせて巻回し、巻回体を得る。
以上のようにして作成した巻回体から芯材を抜いてプレスし、両端面にメタリコンを溶射して外部電極とし、メタリコンにリード線を溶接して巻回型フィルムコンデンサを得ることができる。フィルムコンデンサの用途は、鉄道車輌用、自動車(ハイブリットカー、電気自動車)用、太陽光発電・風力発電用および一般家電用等、多岐に亘っており、本発明のフィルムコンデンサもこれら用途に好適に用いることができる。
本発明における特性値の測定方法、並びに効果の評価方法は次の通りである。
(1)フィルム厚み(μm)
JIS C−2330(2001)の7.4.1.1に従い、マイクロメータ法厚みを測定した。
JIS C−2330(2001)の7.4.1.1に従い、マイクロメータ法厚みを測定した。
(2)グロス(光沢度)
JIS K−7105(1981)に準じ、スガ試験機株式会社製 デジタル変角光沢計UGV−5Dを用いて入射角60°受光角60°の条件で測定した5点のデータの平均値を光沢度とした。
JIS K−7105(1981)に準じ、スガ試験機株式会社製 デジタル変角光沢計UGV−5Dを用いて入射角60°受光角60°の条件で測定した5点のデータの平均値を光沢度とした。
(3)溶融流動指数(MFR)
JIS−K7210(1999)に準じて、測定温度230℃、荷重21.18Nで測定した。
JIS−K7210(1999)に準じて、測定温度230℃、荷重21.18Nで測定した。
(4)溶融張力(MS)
JIS−K7210(1999)に示されるMFR測定用の装置に準じて測定した。株式会社東洋精機製作所メルトテンションテスターを用いて、ポリプロピレンを230℃に加熱し、溶融ポリプロピレンを押出速度15mm/分で吐出しストランドとし、このストランドを6.5m/分の速度で引き取る際の張力を測定し、溶融張力とした。
JIS−K7210(1999)に示されるMFR測定用の装置に準じて測定した。株式会社東洋精機製作所メルトテンションテスターを用いて、ポリプロピレンを230℃に加熱し、溶融ポリプロピレンを押出速度15mm/分で吐出しストランドとし、このストランドを6.5m/分の速度で引き取る際の張力を測定し、溶融張力とした。
(5)融点、溶融結晶化温度(℃)
セイコー電子工業株式会社製RDC220示差走査熱量計を用いて、下記以下の条件で測定を行った。
セイコー電子工業株式会社製RDC220示差走査熱量計を用いて、下記以下の条件で測定を行った。
<試料の調製>
試料5mgを測定用のアルミパンに封入する。尚、フィルムに金属蒸着等が施されている場合は適宜除去する。
試料5mgを測定用のアルミパンに封入する。尚、フィルムに金属蒸着等が施されている場合は適宜除去する。
<測定>
以下の(a)→(b)→(c)のステップでフィルムを溶融・再結晶・再溶融させる。樹脂の融点は2nd−Runで観測される融解ピークの内で最も高温側の融解ピーク温度を融点とした。また、降温時に観測される結晶化ピーク温度の内で最も高温側のピーク温度を溶融結晶化温度とした。
3回測定し、その平均値を融点とした。
以下の(a)→(b)→(c)のステップでフィルムを溶融・再結晶・再溶融させる。樹脂の融点は2nd−Runで観測される融解ピークの内で最も高温側の融解ピーク温度を融点とした。また、降温時に観測される結晶化ピーク温度の内で最も高温側のピーク温度を溶融結晶化温度とした。
3回測定し、その平均値を融点とした。
(a)1st−Run 30℃→280℃(昇温速度20℃/分)
(b)降温 280℃で5分保持後、280℃→30℃(降温速度20℃/分)
(c)2nd−Run 30℃→280℃(昇温速度20℃/分)
(6)メソペンタッド分率(mmmm)
試料を溶媒に溶解し、13C−NMRを用いて、以下の条件にてメソペンタッド分率(mmmm)を求めた。
(b)降温 280℃で5分保持後、280℃→30℃(降温速度20℃/分)
(c)2nd−Run 30℃→280℃(昇温速度20℃/分)
(6)メソペンタッド分率(mmmm)
試料を溶媒に溶解し、13C−NMRを用いて、以下の条件にてメソペンタッド分率(mmmm)を求めた。
A.測定条件
装置:Bruker社製、DRX−500
測定核:13C核(共鳴周波数:125.8MHz)
測定濃度:10wt%
溶媒:ベンゼン/重オルトジクロロベンゼン=質量比1:3混合溶液
測定温度:130℃
スピン回転数:12Hz
NMR試料管:5mm管
パルス幅:45°(4.5μs)
パルス繰り返し時間:10秒
データポイント:64K
換算回数:10,000回
測定モード:Complete Decoupling
B.解析条件
LB(ラインブロードニングファクター)を1.0としてフーリエ変換を行い、mmmmピークを21.86ppmとした。WINFITソフト(Bruker社製)を用いて、ピーク分割を行う。その際に、高磁場側のピークから以下のようにピーク分割を行い、更に付属ソフトの自動フィッテイングを行い、ピーク分割の最適化を行った上で、mmmmのピーク分率の合計をメソペンタッド分率(mmmm)とした。
尚、測定は5回行い、その平均値をメソペンタッド分率とした。
装置:Bruker社製、DRX−500
測定核:13C核(共鳴周波数:125.8MHz)
測定濃度:10wt%
溶媒:ベンゼン/重オルトジクロロベンゼン=質量比1:3混合溶液
測定温度:130℃
スピン回転数:12Hz
NMR試料管:5mm管
パルス幅:45°(4.5μs)
パルス繰り返し時間:10秒
データポイント:64K
換算回数:10,000回
測定モード:Complete Decoupling
B.解析条件
LB(ラインブロードニングファクター)を1.0としてフーリエ変換を行い、mmmmピークを21.86ppmとした。WINFITソフト(Bruker社製)を用いて、ピーク分割を行う。その際に、高磁場側のピークから以下のようにピーク分割を行い、更に付属ソフトの自動フィッテイングを行い、ピーク分割の最適化を行った上で、mmmmのピーク分率の合計をメソペンタッド分率(mmmm)とした。
尚、測定は5回行い、その平均値をメソペンタッド分率とした。
ピーク
(a)mrrm
(b)(c)rrrm(2つのピークとして分割)
(d)rrrr
(e)mrmr
(f)mrmm+rmrr
(g)mmrr
(h)rmmr
(i)mmmr
(j)mmmm
(7)内部3置換オレフィン個数
試料を溶媒に溶解し、1H−NMRを用いて、以下の条件にて内部3置換オレフィンの個数を求める。
(a)mrrm
(b)(c)rrrm(2つのピークとして分割)
(d)rrrr
(e)mrmr
(f)mrmm+rmrr
(g)mmrr
(h)rmmr
(i)mmmr
(j)mmmm
(7)内部3置換オレフィン個数
試料を溶媒に溶解し、1H−NMRを用いて、以下の条件にて内部3置換オレフィンの個数を求める。
A.測定条件
装置:日本電子株式会社製JNM−ECX400P型核磁気共鳴分光装置
測定核:1H核(共鳴周波数:500MHz)
測定濃度:2wt%
溶媒:重オルトジクロロベンゼン
測定温度:120℃
パルス幅:45°
パルス繰り返し時間:7秒
換算回数:512回
測定モード:non decoupling
B.解析条件
オルトジクロロベンゼンの化学シフト7.10ppmを基準とし、5.0〜5.2ppm領域のシグナルを内部3置換オレフィンのプロトンと帰属、0.5〜2.0ppmのブロードなシグナルとの積分比から内部3置換オレフィンのプロトン比を求める。
装置:日本電子株式会社製JNM−ECX400P型核磁気共鳴分光装置
測定核:1H核(共鳴周波数:500MHz)
測定濃度:2wt%
溶媒:重オルトジクロロベンゼン
測定温度:120℃
パルス幅:45°
パルス繰り返し時間:7秒
換算回数:512回
測定モード:non decoupling
B.解析条件
オルトジクロロベンゼンの化学シフト7.10ppmを基準とし、5.0〜5.2ppm領域のシグナルを内部3置換オレフィンのプロトンと帰属、0.5〜2.0ppmのブロードなシグナルとの積分比から内部3置換オレフィンのプロトン比を求める。
(8)冷キシレン可溶部(CXS)
ポリプロピレンフィルム試料0.5gを135℃のキシレン100mlに溶解して放冷後、20℃の恒温水槽で1時間再結晶化させた後にろ過液に溶解しているポリプロピレン系成分を液体クロマトグラフ法にて定量する(X(g))。試料0.5gの精量値(X0(g))を用いて以下の式で求める。
ポリプロピレンフィルム試料0.5gを135℃のキシレン100mlに溶解して放冷後、20℃の恒温水槽で1時間再結晶化させた後にろ過液に溶解しているポリプロピレン系成分を液体クロマトグラフ法にて定量する(X(g))。試料0.5gの精量値(X0(g))を用いて以下の式で求める。
CXS(質量%)=(X/X0)×100
(9)中心線平均粗さ(SRa)、10点平均粗さ(SRz)
JIS B−0601(1982)により、株式会社小坂研究所製「非接触三次元微細形状測定器(ET−30HK)」及び「三次元粗さ分析装置(MODEL SPA−11)」を用い、下記条件で測定した。測定は長手方向に10回繰り返し、その平均値として中心線平均粗さ(SRa)、10点平均粗さ(SRz)を求めた。
(9)中心線平均粗さ(SRa)、10点平均粗さ(SRz)
JIS B−0601(1982)により、株式会社小坂研究所製「非接触三次元微細形状測定器(ET−30HK)」及び「三次元粗さ分析装置(MODEL SPA−11)」を用い、下記条件で測定した。測定は長手方向に10回繰り返し、その平均値として中心線平均粗さ(SRa)、10点平均粗さ(SRz)を求めた。
測定長:1mm
横倍率:200倍
縦倍率:20,000倍
カットオフ:0.25mm
幅方向送り速度:0.1mm/秒
長さ方向送りピッチ:10μm
長さ方向送り数:25回
測定方向:フィルムの幅方向
(10)配向パラメータ(PMD、PTD)
配向パラメータ(PMD、PTD)については、文献(Y.V.KISSIN et al., Journal of Polymer Science: Polymer Phisics Edition, Vol.21, 2085−2096 (1983))に記載の手法に基づき算出した。
横倍率:200倍
縦倍率:20,000倍
カットオフ:0.25mm
幅方向送り速度:0.1mm/秒
長さ方向送りピッチ:10μm
長さ方向送り数:25回
測定方向:フィルムの幅方向
(10)配向パラメータ(PMD、PTD)
配向パラメータ(PMD、PTD)については、文献(Y.V.KISSIN et al., Journal of Polymer Science: Polymer Phisics Edition, Vol.21, 2085−2096 (1983))に記載の手法に基づき算出した。
まず、FT−IR装置の光源に偏光子を取り付け、フィルムに対してMD方向およびTD方向に偏光させ、下記条件で赤外吸収スペクトルを測定した。
FT−IR装置:株式会社島津製作所社製「FTIR−8400S」
解析ソフト:株式会社島津製作所社製「IR Solution (ver.1.6)」
偏光子アタッチメント:Speac社製「P/N 12500 Polarizer Mount」
分解能:2cm−1
積算回数:64回
測定した赤外吸収スペクトルにおいて、解析ソフト「IR Solution」の3点ピーク検出機能を下記条件で実施し、841cm−1および809cm−1の吸収ピーク面積を算出した。なお、ピーク検出により出力された「補正面積」を各吸収ピークにおける吸収ピーク面積とした。
解析ソフト:株式会社島津製作所社製「IR Solution (ver.1.6)」
偏光子アタッチメント:Speac社製「P/N 12500 Polarizer Mount」
分解能:2cm−1
積算回数:64回
測定した赤外吸収スペクトルにおいて、解析ソフト「IR Solution」の3点ピーク検出機能を下記条件で実施し、841cm−1および809cm−1の吸収ピーク面積を算出した。なお、ピーク検出により出力された「補正面積」を各吸収ピークにおける吸収ピーク面積とした。
841cm−1の3点ピーク検出
ピーク :840.99cm−1
ベース(H) :821.70cm−1
ベース(L) :794.70cm−1
809cm−1の3点ピーク検出
ピーク :808.20cm−1
ベース(H) :860.28cm−1
ベース(L) :823.63cm−1
次に算出された吸収ピーク面積を下記式に代入し、配向パラメータ(PMD、PTD)を算出した。
ピーク :840.99cm−1
ベース(H) :821.70cm−1
ベース(L) :794.70cm−1
809cm−1の3点ピーク検出
ピーク :808.20cm−1
ベース(H) :860.28cm−1
ベース(L) :823.63cm−1
次に算出された吸収ピーク面積を下記式に代入し、配向パラメータ(PMD、PTD)を算出した。
PMD=(A841/A809)/(5.8+(A841/A809))
PTD=(B841/B809)/(5.8+(B841/B809))
A841:光源を長手方向に偏光させて測定したFT−IRの波長841cm−1の吸収ピーク面積
A809:光源を長手方向に偏光させて測定したFT−IRの波長809cm−1の吸収ピーク面積
B841:光源を幅方向に偏光させて測定したFT−IRの波長841cm−1の吸収ピーク面積
B809:光源を幅方向に偏光させて測定したFT−IRの波長809cm−1の吸収ピーク面積
配向パラメータ(PMD、PTD)は、PP結晶のらせん軸と平行な遷移モーメントを有する841cm−1に現れる吸収と、PP結晶のらせん軸とほぼ垂直な遷移モーメントを有する809cm−1に現れる吸収から算出される。
PTD=(B841/B809)/(5.8+(B841/B809))
A841:光源を長手方向に偏光させて測定したFT−IRの波長841cm−1の吸収ピーク面積
A809:光源を長手方向に偏光させて測定したFT−IRの波長809cm−1の吸収ピーク面積
B841:光源を幅方向に偏光させて測定したFT−IRの波長841cm−1の吸収ピーク面積
B809:光源を幅方向に偏光させて測定したFT−IRの波長809cm−1の吸収ピーク面積
配向パラメータ(PMD、PTD)は、PP結晶のらせん軸と平行な遷移モーメントを有する841cm−1に現れる吸収と、PP結晶のらせん軸とほぼ垂直な遷移モーメントを有する809cm−1に現れる吸収から算出される。
なお、上記において、定数5.8は波長841cm−1の吸収と波長809cm−1の吸収の吸収係数の比を表している。
(11)破断伸度、破断強度
引張試験機(オリエンティック株式会社製テンシロンAMF/RTA−100)を用いて下記条件で引張試験を行った。サンプル破断時のサンプルの伸度を破断伸度、サンプル破断時にサンプルにかかっていた荷重を試験前の試料の断面積で除した値を破断強度とした。測定は各サンプル5回ずつ行い、その平均値で評価した。
引張試験機(オリエンティック株式会社製テンシロンAMF/RTA−100)を用いて下記条件で引張試験を行った。サンプル破断時のサンプルの伸度を破断伸度、サンプル破断時にサンプルにかかっていた荷重を試験前の試料の断面積で除した値を破断強度とした。測定は各サンプル5回ずつ行い、その平均値で評価した。
サンプルサイズ:試験方向長さ150mm×幅10mm
初期チャック間距離:50mm
引張速度:300mm/分
(12)金属膜の膜抵抗
金属膜積層フィルムを長さ方向に10mm幅方向に全幅(50mm)の長方形にカットして試料とし、4端子法により、幅方向30mm間の金属膜の抵抗を測定し、得られた測定値に測定幅(10mm)を乗じて電極間距離(30mm)を除して、10mm×10mm当たりの膜抵抗を算出した。(単位:Ω/□)
(13)フィルムの絶縁破壊電圧(V/μm)
JIS C2330(2001)7.4.11.2 B法(平板電極法)に準じて、平均値を求め、測定したサンプルのマイクロメータ法フィルム厚み(μm)(上述)で除し、V/μmで表記した。
初期チャック間距離:50mm
引張速度:300mm/分
(12)金属膜の膜抵抗
金属膜積層フィルムを長さ方向に10mm幅方向に全幅(50mm)の長方形にカットして試料とし、4端子法により、幅方向30mm間の金属膜の抵抗を測定し、得られた測定値に測定幅(10mm)を乗じて電極間距離(30mm)を除して、10mm×10mm当たりの膜抵抗を算出した。(単位:Ω/□)
(13)フィルムの絶縁破壊電圧(V/μm)
JIS C2330(2001)7.4.11.2 B法(平板電極法)に準じて、平均値を求め、測定したサンプルのマイクロメータ法フィルム厚み(μm)(上述)で除し、V/μmで表記した。
(14)蒸着コンデンサ特性の評価
後述する各実施例および比較例で得られたフィルムに、株式会社ULVAC社製真空蒸着機でアルミニウムを膜抵抗が8Ω/□で長手方向に垂直な方向にマージン部を設けた所謂T型マージンパターンを有する蒸着パターンを施し、幅50mmの蒸着リールを得た。
後述する各実施例および比較例で得られたフィルムに、株式会社ULVAC社製真空蒸着機でアルミニウムを膜抵抗が8Ω/□で長手方向に垂直な方向にマージン部を設けた所謂T型マージンパターンを有する蒸着パターンを施し、幅50mmの蒸着リールを得た。
次いで、このリールを用いて株式会社皆藤製作所製素子巻機(KAW−4NHB)にてコンデンサ素子を巻き取り、メタリコンを施した後、減圧下、105℃の温度で10時間の熱処理を施し、リード線を取り付け、コンデンサ素子を仕上げた。このときのコンデンサ素子の静電容量は5μFであった。
こうして得られたコンデンサ素子10個を用いて、120℃高温下でコンデンサ素子に300VDCの電圧を印加し、該電圧で10分間経過後にステップ状に50VDC/1分で徐々に印加電圧を上昇させることを繰り返す所謂ステップアップ試験を行なった。この際の静電容量変化を測定しグラフ上にプロットして、該容量が初期値の70%になった電圧をマイクロメータ法フィルム厚み(上述)で割り返した値がコンデンサの耐電圧であり、450V/μm以上を使用可能レベルとした。
以下、実施例を挙げて本発明の効果をさらに説明する。
(実施例1)
直鎖状ポリプロピレンとしてメソペンタッド分率が97.5%で、メルトマスフローレイト(MFR)が2.6g/10分である株式会社プライムポリマー製ポリプロピレン樹脂を用い、温度250℃の押出機に供給し、樹脂温度250℃でT型スリットダイよりシート状に溶融押出を行い、該溶融シートを90℃に保持された冷却ドラム上で冷却固化した。その際、エア温度20℃の小型エアクーラーで端部を急冷した。次いで、該未延伸シートを徐々に110℃に予熱し、引き続き110℃の温度に保ち周速差を設けたロール間に通し、長手方向に延伸速度4.0×106%/分で7.0倍に延伸した。その際、出力5.0kWの小型ラジエーションヒーターで未延伸シート端部を150℃まで加熱して延伸した。引き続き該フィルムをステンターに導き、158℃の温度で幅方向に10倍延伸し、次いで幅方向に6%の弛緩を与えながら155℃で熱処理を行ない、その後冷却し、フィルムの厚み(t1)が2.0μmの二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。さらに二軸配向ポリプロピレンフィルムのドラム面側(A面)に25W・min/m2の処理強度で大気中でコロナ放電処理を行った。こうして得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表2に示す通りであった。
直鎖状ポリプロピレンとしてメソペンタッド分率が97.5%で、メルトマスフローレイト(MFR)が2.6g/10分である株式会社プライムポリマー製ポリプロピレン樹脂を用い、温度250℃の押出機に供給し、樹脂温度250℃でT型スリットダイよりシート状に溶融押出を行い、該溶融シートを90℃に保持された冷却ドラム上で冷却固化した。その際、エア温度20℃の小型エアクーラーで端部を急冷した。次いで、該未延伸シートを徐々に110℃に予熱し、引き続き110℃の温度に保ち周速差を設けたロール間に通し、長手方向に延伸速度4.0×106%/分で7.0倍に延伸した。その際、出力5.0kWの小型ラジエーションヒーターで未延伸シート端部を150℃まで加熱して延伸した。引き続き該フィルムをステンターに導き、158℃の温度で幅方向に10倍延伸し、次いで幅方向に6%の弛緩を与えながら155℃で熱処理を行ない、その後冷却し、フィルムの厚み(t1)が2.0μmの二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。さらに二軸配向ポリプロピレンフィルムのドラム面側(A面)に25W・min/m2の処理強度で大気中でコロナ放電処理を行った。こうして得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表2に示す通りであった。
(実施例2)
縦延伸倍率を5.5倍、小型ラジエーションヒーターの出力を4.0kW、縦延伸時の未延伸シート端部温度を140℃とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
縦延伸倍率を5.5倍、小型ラジエーションヒーターの出力を4.0kW、縦延伸時の未延伸シート端部温度を140℃とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
(実施例3)
縦延伸予熱ロール温度を117℃、縦延伸温度を117℃、縦延伸倍率を5.5倍、小型ラジエーションヒーターの出力を3.5kW、縦延伸時の未延伸シート端部温度を140℃とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
縦延伸予熱ロール温度を117℃、縦延伸温度を117℃、縦延伸倍率を5.5倍、小型ラジエーションヒーターの出力を3.5kW、縦延伸時の未延伸シート端部温度を140℃とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
(実施例4)
縦延伸予熱ロール温度を117℃、縦延伸温度を117℃、縦延伸倍率を7.0倍、小型ラジエーションヒーターの出力を3.5kW、縦延伸時の未延伸シート端部温度を140℃とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
縦延伸予熱ロール温度を117℃、縦延伸温度を117℃、縦延伸倍率を7.0倍、小型ラジエーションヒーターの出力を3.5kW、縦延伸時の未延伸シート端部温度を140℃とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
(実施例5)
冷却ロール上の小型エアクーラーの温度を5℃、縦延伸予熱ロール温度を108℃、縦延伸温度を108℃、縦延伸倍率を7.5倍、縦延伸速度を4.5×106%/分とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
冷却ロール上の小型エアクーラーの温度を5℃、縦延伸予熱ロール温度を108℃、縦延伸温度を108℃、縦延伸倍率を7.5倍、縦延伸速度を4.5×106%/分とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
(実施例6)
冷却ロール上の小型エアクーラーの温度を15℃、縦延伸予熱ロール温度を108℃、縦延伸温度を108℃、縦延伸倍率を7.5倍、縦延伸速度を2.0×106%/分とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
冷却ロール上の小型エアクーラーの温度を15℃、縦延伸予熱ロール温度を108℃、縦延伸温度を108℃、縦延伸倍率を7.5倍、縦延伸速度を2.0×106%/分とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
(実施例7)
メソペンタッド分率を95.0%の直鎖状ポリプロピレンを用い、縦延伸倍率を5.5倍、小型ラジエーションヒーターの出力を4.0kW、縦延伸時のフィルム端部温度を140℃とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
メソペンタッド分率を95.0%の直鎖状ポリプロピレンを用い、縦延伸倍率を5.5倍、小型ラジエーションヒーターの出力を4.0kW、縦延伸時のフィルム端部温度を140℃とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
(実施例8)
フィルム厚みを3.0μm、冷却ロール上のエアクーラー温度を5℃、小型ラジエーションヒーターの出力を5.3kW、縦延伸時の未延伸シート端部温度を155℃とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
フィルム厚みを3.0μm、冷却ロール上のエアクーラー温度を5℃、小型ラジエーションヒーターの出力を5.3kW、縦延伸時の未延伸シート端部温度を155℃とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
(実施例9)
フィルム厚みを3.0μm、縦延伸倍率を5.5倍、小型ラジエーションヒーターの出力を4.0kW、縦延伸時の未延伸シート端部温度を140℃とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
フィルム厚みを3.0μm、縦延伸倍率を5.5倍、小型ラジエーションヒーターの出力を4.0kW、縦延伸時の未延伸シート端部温度を140℃とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
(実施例10)
フィルム厚みを1.0μm、冷却ロール上のエアクーラー温度を10℃、小型ラジエーションヒーターの出力を4.0kW、縦延伸時のフィルム端部温度を140℃とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
フィルム厚みを1.0μm、冷却ロール上のエアクーラー温度を10℃、小型ラジエーションヒーターの出力を4.0kW、縦延伸時のフィルム端部温度を140℃とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
(比較例1)
冷却ロール上のエアクーラーをOFF、縦延伸予熱温度を140℃、縦延伸温度を140℃、縦延伸速度を2.5×106%/分、縦延伸倍率を5.0倍、縦延伸ロール上の小型ラジエーションヒーターをOFFにした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
冷却ロール上のエアクーラーをOFF、縦延伸予熱温度を140℃、縦延伸温度を140℃、縦延伸速度を2.5×106%/分、縦延伸倍率を5.0倍、縦延伸ロール上の小型ラジエーションヒーターをOFFにした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
(比較例2)
冷却ロール上の小型エアクーラーをOFF、縦延伸ロール上の小型ラジエーションヒーターをOFFにした以外は実施例1と同様に製膜を試みたが、縦延伸で破断して製膜できなかった。
冷却ロール上の小型エアクーラーをOFF、縦延伸ロール上の小型ラジエーションヒーターをOFFにした以外は実施例1と同様に製膜を試みたが、縦延伸で破断して製膜できなかった。
(比較例3)
フィルム厚みが4.0μm、冷却ロール上の小型エアクーラー温度を0℃、縦延伸予熱温度を120℃、縦延伸温度を120℃、縦延伸速度を2.5×106%/分、縦延伸倍率を5.5倍、縦延伸時の未延伸シート端部温度を160℃にした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
フィルム厚みが4.0μm、冷却ロール上の小型エアクーラー温度を0℃、縦延伸予熱温度を120℃、縦延伸温度を120℃、縦延伸速度を2.5×106%/分、縦延伸倍率を5.5倍、縦延伸時の未延伸シート端部温度を160℃にした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
(比較例4)
冷却ロール上の小型エアクーラー温度を10℃、縦延伸予熱温度を140℃、縦延伸温度を140℃、縦延伸速度を2.5×106%/分、小型ラジエーションヒーターの出力を3.0kW、縦延伸時のフィルム端部温度を150℃にした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
冷却ロール上の小型エアクーラー温度を10℃、縦延伸予熱温度を140℃、縦延伸温度を140℃、縦延伸速度を2.5×106%/分、小型ラジエーションヒーターの出力を3.0kW、縦延伸時のフィルム端部温度を150℃にした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
(比較例5)
メソペンタッド分率を99.5%のポリプロピレン樹脂を用い、冷却ロール上の小型エアクーラーをOFF、縦延伸予熱温度を145℃、縦延伸温度を145℃、縦延伸速度を2.5×106%/分、縦延伸倍率を5.3倍、縦延伸ロール上の小型ラジエーションヒーターをOFFにした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
メソペンタッド分率を99.5%のポリプロピレン樹脂を用い、冷却ロール上の小型エアクーラーをOFF、縦延伸予熱温度を145℃、縦延伸温度を145℃、縦延伸速度を2.5×106%/分、縦延伸倍率を5.3倍、縦延伸ロール上の小型ラジエーションヒーターをOFFにした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
(比較例6)
冷却ロール上の小型エアクーラーをOFF、縦延伸予熱温度を120℃、縦延伸温度を120℃、縦延伸速度を2.5×106%/分、縦延伸倍率を5.0倍、縦延伸ロール上の小型ラジエーションヒーターをOFFにした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
冷却ロール上の小型エアクーラーをOFF、縦延伸予熱温度を120℃、縦延伸温度を120℃、縦延伸速度を2.5×106%/分、縦延伸倍率を5.0倍、縦延伸ロール上の小型ラジエーションヒーターをOFFにした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
(比較例7)
メソペンタッド分率が94.0%の直鎖状ポリプロピレンを用い、冷却ロール上の小型エアクーラーをOFF、縦延伸予熱温度を140℃、縦延伸温度を140℃、縦延伸速度を2.5×106%/分、縦延伸倍率を5.0倍、縦延伸ロール上の小型ラジエーションヒーターをOFFにした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
メソペンタッド分率が94.0%の直鎖状ポリプロピレンを用い、冷却ロール上の小型エアクーラーをOFF、縦延伸予熱温度を140℃、縦延伸温度を140℃、縦延伸速度を2.5×106%/分、縦延伸倍率を5.0倍、縦延伸ロール上の小型ラジエーションヒーターをOFFにした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
Claims (7)
- マイクロメータ法による厚み(t1)が1〜3μmであり、メソペンタッド分率(mmmm)が95%以上98%未満であるポリプロピレン樹脂を含み、かつ長手方向の配向パラメータPMDおよび幅方向の配向パラメータPTDが次式(1)を満足するコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルム。
0.80≦PMD+PTD≦0.95 ・・・(1)
ただし、
PMD=(A841/A809)/(5.8+(A841/A809))
PTD=(B841/B809)/(5.8+(B841/B809))
A841:光源を長手方向に偏光させて測定したFT−IRの波長841cm−1の吸収ピーク面積
A809:光源を長手方向に偏光させて測定したFT−IRの波長809cm−1の吸収ピーク面積
B841:光源を幅方向に偏光させて測定したFT−IRの波長841cm−1の吸収ピーク面積
B809:光源を幅方向に偏光させて測定したFT−IRの波長809cm−1の吸収ピーク面積 - 次式(2)、(3)を同時に満たす、請求項1に記載のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルム。
0.15≦PMD≦0.35 ・・・(2)
0.50≦PTD≦0.70 ・・・(3) - 長手方向の破断強度(fMD)が200MPa以上350MPa以下であり、かつ幅手方向の破断強度(fTD)が250MPa以上450MPa以下である、請求項1または2に記載のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルム。
- 長手方向の破断伸度(EMD)が40%以上120%以下であり、かつ長手方向の破断伸度(EMD)と長手方向の破断強度(fMD)が次式(4)を満たす、請求項1〜3のいずれかに記載のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルム。
1.8≦fMD/EMD≦4.0 [MPa/%] ・・・(4) - 請求項1〜4のいずれかに記載のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムの少なくとも片面に金属膜が設けられてなる金属膜積層フィルム。
- 金属膜の表面抵抗が1〜20Ω/□の範囲内にある、請求項5に記載の金属膜積層フィルム。
- 請求項5または6に記載の金属膜積層フィルムを用いてなるフィルムコンデンサ。
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