JP3718898B2 - コンデンサ用ポリオレフィンフィルムおよびそれからなるコンデンサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、良好な作業性を有し、かつ内部放電の少ないコンデンサ用ポリオレフィンフィルムおよびそれからなるコンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリオレフィンフィルムは、電気特性が優れていることを理由に電気用物品の材料として広く用いられている。中でも、コンデンサ用途における誘電体材料としての需要の伸びは著しい。このコンデンサの重要特性のひとつにコロナ放電特性がある。
【０００３】
コンデンサ内部に発生するコロナ放電は、誘電体や電極に悪影響を及ぼし、コンデンサの寿命を早めるものであることが「蒸着ポリプロピレンフィルムコンデンサの寿命について」（コンデンサ評論１９８６第１１６号Ｖｏｌ．３９ＮＯ，２狩野ら）などで、よく知られている。
該コロナ放電が、誘電体と電極からなるコンデンサ素子の各層間の空隙で発生することから、この空隙を最小限にとどめるべく、種々の提案がなされている。
【０００４】
例えば、特開昭５４−５３２５３号公報では、真空状態下でコンデンサ素子を巻取る方法が提案されている。また、特開昭６２−１８６５１２号公報では、金属化フィルムコンデンサ素子の各層間の密着強度と外装材を規定する方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭５４−５３２５３号公報では、コンデンサ素子の巻取り工程の複雑さによる生産性の低下や、コンデンサ素子巻後に素子を大気中に戻した時のフィルム層間への空気の再進入を防止できないなどの欠点があった。また、特開昭６２−１８６５１２号公報では、コンデンサ素子が誘電体フィルムと剛性の高い金属箔とを巻き合わせる箔巻タイプの場合には適応せず、外装材の選択自由度も小さいという欠点があった。
【０００６】
本発明はかかる従来技術の欠点を改良し、通常のフィルム製造工程によって製造可能で、箔巻タイプのコンデンサ素子にも適用でき、かつ加工時や取扱い時でのブロッキングの発生が少なく、巻き取り後のコンデンサ素子において密着強度の高いコンデンサ用ポリオレフィンフィルムおよびそれからなるコンデンサを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の目的は、融点が１４０℃以下のフェノール系酸化防止剤を含有するポリオレフィン樹脂に、ポリメチルペンテンを０．５ｗｔ％以上４．５ｗｔ％以下混合させたポリマーからなる単一層のポリオレフィンフィルムであって、少なくとも片面にコロナ放電処理が施されているコンデンサ用ポリオレフィンフィルムおよびそれからなるコンデンサによって達成することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のポリオレフィンフィルムを構成するポリマーとしては、ポリプロピレンや、ポリスチレン等が挙げられ、延伸のし易さの点でポリプロピレンが好ましい。ここでいうポリプロピレンとは、プロピレンホモポリマー以外に、プロピレンと例えばエチレン、ブテンなどの他種オレフィンとの共重合体やポリプロピレンと例えばポリエチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテンなどのα−オレフィン重合体との混合物などが挙げられる。
【０００９】
本発明の融点が１４０℃以下のフェノール系酸化防止剤としては、テトラキス［メチレン−３（３，５−ジ−ターシャリブチル−４−ハイドロキシフェニル）プロピオネート］メタン（以下テトラキスメタンと記す）、ｎ−オクタデシル−３−（４´−ハイドロキシ−３´，５´−ジ−ターシャリブチル−フェニル）プロピオネート、２，２−チオ［ジエチル−ビス−３（３，５−ジ−ターシャリブチル−４−ハイドロキシフェニル）プロピオネート］などを例示することができるが、なかでもテトラキスメタンが電気特性や熱安定性の点から、好ましい。融点が１４０℃を超えるフェノール系酸化防止剤であると十分な密着強度が得られない。
【００１０】
またその含有量は、密着強度の点で０．１ｗｔ％以上が好ましく、蒸着加工時等フィルム加工時のフィルムのブロッキングの防止、加工性や素子巻性などの作業性の点で１．０ｗｔ％以下であることが好ましい。より好ましくは、０．２ｗｔ％以上、０．８ｗｔ％以下であり、さらに好ましくは０．２ｗｔ％以上、０．７ｗｔ％以下である。
【００１１】
本発明のポリオレフィンフィルムはまたポリメチルペンテンを含有している必要がある。その含有量は、フィルムのすべり性やフィルム加工時のブロッキング防止、加工性や作業性の点で０．５ｗｔ％以上であり、また密着強度の点で４．５ｗｔ％以下である。ポリメチルペンテンの含有量は、好ましくは０．８ｗｔ％以上、４．０ｗｔ％以下であり、さらに好ましくは０．８ｗｔ％以上、３．０ｗｔ％以下である。
【００１２】
なお、本発明のポリオレフィンフィルムには、上記したフェノール系酸化防止剤やポリメチルペンテン以外に、ジブチルヒドロキシトルエン等の安定剤などの添加物が密着強度やコンデンサ特性に悪影響を及ぼさない範囲で含まれてもかまわない。
【００１３】
また、本発明においてフィルムの少なくとも片面にコロナ放電処理が施されている必要がある。コロナ放電処理が施されていないと、充分な密着強度が得られないばかりでなく、その面に金属蒸着を行っても均一な金属層を得られない。密着強度が一層向上する点でフィルムの両面にコロナ放電処理が施されていることが好ましい。
【００１４】
フィルムの少なくとも片面の濡れ指数は、密着強度の点で３４ｄｙｎｅ／ｃｍ以上が好ましく、蒸着加工などのフィルム加工時のブロッキング防止の点で４５ｄｙｎｅ／ｃｍ以下が好ましい。より好ましくは３６ｄｙｎｅ／ｃｍ以上、４３ｄｙｎｅ／ｃｍ以下である。
【００１５】
また、本発明のポリオレフィンフィルムの面粗さＲａは、特に限定されるものではないが、空気排除効果の点で０．１５μｍ以下が好ましく、フィルム加工時フィルム同士やフィルムと他材料の密着を防止し、素子巻性などの作業性を向上させる点で０．０２μｍ以上が好ましい。
【００１６】
また、本発明のポリオレフィンフィルムの熱収縮率は特に限定されるものではないが、大きすぎるとコンデンサ素子の熱処理時に素子の形態保持に支障をきたすことがあり、小さすぎると充分な層間密着度が得られないことがある。従って、長さ方向０．５％以上５．０％以下、幅方向０％以上２．５％以下であることが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明のポリオレフィンフィルムは、テンター法、インフレーション法のいずれで得たものでもかまわない。延伸処方も未延伸、一軸延伸、二軸延伸のいずれでも差し支えないが、コンデンサ用フィルムには、薄くてかつ、厚薄むらの小さいことが要求されることから、テンター法二軸延伸が好ましい。
【００１８】
また、本発明のポリオレフィンフィルムからなるコンデンサの構造や形態は、特に限定されず、コンデンサ素子の少なくとも一部が本発明のポリオレフィンフィルムであればよい。例えば、同一コンデンサ素子内に本発明のポリオレフィンフィルムと他の誘電体材料を合わせ巻きや積層などで混合（複合）構造として使用することも可能である。他誘電体材料としては、プラスチックフィルム，金属化プラスチックフィルム，紙，金属化紙などが例示される。
【００１９】
コンデンサに用いられる電極は、本発明のポリオレフィンフィルムの片面もしくは両面に金属蒸着層を形成しこれを電極としてもよいし、他の紙やフィルムなどの金属蒸着を施したもの、または金属箔であってもかまわない。特に金属蒸着層を形成しこれを電極とすると電極層が薄くなり、密着強度が向上する点で好ましい。なお金属蒸着はコロナ放電を施した面に行うことが金属蒸着層とフィルムの接着強度の点で好ましい。ここで金属蒸着層または金属箔を構成する金属の種類は、アルミニウム，亜鉛，銅，錫，銀，ニッケル，クロムなどの単体や複数種の混合物あるいは合金などが挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００２０】
また、本発明のポリオレフィンフィルムをリード線を用いるタブ構造素子タイプのコンデンサ素子として用いると、リード線保持力が向上し好ましい。
【００２１】
次に本発明のポリオレフィンフィルムの製造法の一例を示すが、特に限定されるものではない。
【００２２】
融点が１４０℃以下のフェノール系酸化防止剤を０．１ｗｔ％〜１．０ｗｔ％含有したアイソタクチック度が９５％以上のポリオレフィン樹脂にポリメチルペンテンを０．５ｗｔ％〜４．５ｗｔ％混合したポリマーを、２００〜２８０℃の温度の押出機に供給して溶融し、スリットを施したＴダイより、シート状に押出し、２０〜１００℃の温度の冷却ロ−ルで冷却固化する。このとき、一般に冷却ロール温度が高い程、面粗さが大きくなる関係にあるので、適宜冷却ロール温度を選択すればよい。
【００２３】
次に１００〜１５５℃の延伸ロールでフィルムを長さ方向に３〜７倍に延伸する。この場合も延伸温度を選択することで面粗さの大きさを変えられる。次いで、１４０〜１６５℃で幅方向に５〜１２倍に延伸する。その後、１４０〜１７０℃で熱処理を施す。
【００２４】
こうして得られたポリオレフィンフィルムには、その両面にコロナ放電処理を施した後、ワインダーで巻取る。
【００２５】
上記ポリオレフィンフィルムを適宜スリットし素子巻機で巻き取り、コンデンサ素子を作成してプラスチックケース中に収納し、充填剤を充填することによりコンデンサを得ることができる。この時充填剤としてはエポキシ樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられるが特に限定されない。
【００２６】
次に、本発明に用いる測定法および評価法について説明する。
（１）密着強度
ＪＩＳ Ｚ−１７０７ ７．５による。但し、測定条件は次の通り
なお本発明においては、密着強度１０ｇ／３ｃｍ以上のものを合格とする。
【００２７】
（２）ブロッキング
フィルムを幅６３０ｍｍ，長さ２０，０００ｍにスリットし、巻上げた後、このフィルムをコンデンサ用真空蒸着機にてアルミニウムを２．５Ω／□の膜抵抗になるよう片面に蒸着し、その後、幅５０ｍｍ，長さ４，５００ｍにスリットし、４８本のリ−ルを採取した。
このとき、ブロッキングによる金属はがれが認められたリール数を全リール数で除して、百分率で表した。
なお本発明においては、ブロッキング２０％以下のものを合格とする。
【００２８】
（３）面粗さ
ＪＩＳ Ｂ−０６０１による。
【００２９】
（４）濡れ指数
ＪＩＳ Ｋ−６７６８による。
【００３０】
（５）熱収縮率
ＪＩＳ Ｃ−２３３０による。
【００３１】
（６）コロナ開始電圧
ＪＩＳ Ｃ−４９０８による。
なおコロナ開始電圧が低いほどコロナ放電が発生しやすいことを意味し、本発明においては、コロナ開始電圧５００Ｖ以上のものを合格とする。
【００３２】
（７）素子巻性
通常のコンデンサ作成工程同様の素子巻を行い、１００個のコンデンサ素子を作成し、しわ及び巻ずれの発生率を調べた。この時の主要素子巻条件は次の通り。
素子巻機 ；皆籐製作所ＫＡＷ−４Ｌ
素子巻速度；２０００ｒｐｍ
張力 ；６００ｇ
なお本発明においては、素子巻性のしわ１０％以下、巻ずれ２０％以下のものを合格とする。
【００３３】
次に、本発明を実施例に基づき説明する。
【００３４】
【実施例】
実施例１
テトラキスメタンを０．４ｗｔ％含有したアイソタクチック度が９７％のポリプロピレン樹脂にポリメチルペンテンである４−メチル−ペンテン−１を２．０ｗｔ％混合したポリマ−を、２６５℃の押出機に供給して溶融し、幅５００ｍｍ、スリット１ｍｍのＴダイよりシート状に押出し、６５℃の温度の冷却ロールで冷却固化した後、１３５℃の温度で長さ方向に４倍に延伸し、次いで、１６０℃の温度で幅方向に９倍に延伸し、さらに１６０℃の温度で熱処理した。その後、フィルムの両面に濡れ指数が３９ｄｙｎｅ／ｃｍとなるようコロナ放電処理を施し、ワインダーで巻取った。
このとき、フィルム厚さは１０μｍ、面粗さＲａは０．０５μｍ、長さ方向の熱収縮率３．０％、幅方向の熱収縮率０．５％であった。こうして得たポリプロピレンフィルムの密着強度を調べた。
【００３５】
また、このフィルムを幅６３０ｍｍ，長さ２０，０００ｍにスリットし、巻上げた。このフィルムをコンデンサ用真空蒸着機にてアルミニウムを２．５Ω／□の膜抵抗になるよう片面に蒸着し、その後、幅５０ｍｍ，長さ４，５００ｍにスリットし、４８本のリールを採取した。
このとき、ブロッキングによる金属はがれを観察評価した。
【００３６】
次に、この蒸着リ−ルを用いて素子巻機にて巻取り、コンデンサ素子１００個を作成し、しわ，巻ずれを評価した。
【００３７】
この内、しわ，巻ずれのない正常なコンデンサ素子を１０個選別し、通常の方法でプラスチックケ−スエポキシ樹脂充填型乾式コンデンサを作成し、これらのコロナ開始電圧を測定し、１０個の平均値を求めた。これらの結果を表１に示す。 表１から明らかなように、密着強度、ブロッキング、素子巻き性のしわ、巻ずれ、コロナ開始電圧のいずれにおいても優れたフィルムおよびコンデンサを得ることができた。
【００３８】
実施例２
テトラキスメタンの添加量を０．０５ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。
【００３９】
表１から明らかなように、密着強度、素子巻き性の巻ずれ、コロナ開始電圧において実施例１より若干劣るものの実用上問題がなく、ブロッキング、素子巻き性のしわにおいて優れたフィルムおよびコンデンサを得ることができた。
【００４０】
実施例３
テトラキスメタンの添加量を２．０ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。
【００４１】
表１から明らかなように、ブロッキング、素子巻き性のしわにおいて実施例１より若干劣るものの実用上問題がなく、密着強度、素子巻き性の巻ずれ、コロナ開始電圧において優れたフィルムおよびコンデンサを得ることができた。
【００４２】
参考例１
ポリメチルペンテンの添加量を５．０ｗｔ％としたこと以外は、実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。
【００４３】
表１から明らかなように、密着強度、素子巻き性の巻ずれ、コロナ開始電圧において実施例１より若干劣るものの実用上問題がなく、ブロッキング、素子巻き性のしわにおいて優れたフィルムおよびコンデンサを得ることができた。
【００４４】
参考例２
ポリメチルペンテンの添加量を０．３ｗｔ％としたこと以外は、実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。
【００４５】
表１から明らかなように、ブロッキング、素子巻き性のしわにおいて実施例１より若干劣るものの実用上問題がなく、密着強度、素子巻き性の巻ずれ、コロナ開始電圧において優れたフィルムおよびコンデンサを得ることができた。
【００４６】
実施例４
フィルムの両面に濡れ指数が３３ｄｙｎｅ／ｃｍとなるようコロナ放電処理を施したこと以外は、実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。表１から明らかなように、密着強度、素子巻き性の巻ずれ、コロナ開始電圧において実施例１より若干劣るものの実用上問題がなく、ブロッキング、素子巻き性のしわにおいて優れたフィルムおよびコンデンサを得ることができた。
【００４７】
参考例３
フィルムの両面に濡れ指数が４７ｄｙｎｅ／ｃｍとなるようコロナ放電処理を施したこと以外は、実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。表１から明らかなように、ブロッキング、素子巻き性のしわにおいて実施例１より若干劣るものの実用上問題がなく、密着強度、素子巻き性の巻ずれ、コロナ開始電圧において優れたフィルムおよびコンデンサを得ることができた。
【００４８】
参考例４
コロナ放電処理をフィルムの片面のみに施したこと以外は、実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。表１から明らかなように、密着強度、素子巻き性の巻ずれ、コロナ開始電圧において実施例１より若干劣るものの実用上問題がなく、ブロッキング、素子巻き性のしわにおいて優れたフィルムおよびコンデンサを得ることができた。
【００４９】
比較例１
テトラキスメタンの代わりに、融点が２４０℃のフェノール系酸化防止剤である１，３，５トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ターシャリブチル−４ハイドロキシベンジル）ベンゼンを０．３ｗｔ％添加した以外は実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。 表１から明らかなように、密着強度がなく、素子巻き性の巻ずれの発生が多く、コロナ開始電圧が低く、全く実用化できるものできなかった。
【００５０】
比較例２
ポリメチルペンテンを添加しなかった以外は、実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。
表１から明らかなように、ブロッキング、素子巻き性のしわの発生が著しく、全く実用化できるものできなかった。
【００５１】
比較例３
コロナ放電処理を施さなかった以外は実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。
表１から明らかなように、密着強度がなく、素子巻き性の巻ずれの発生が多く、コロナ開始電圧が低く、全く実用化できるものできなかった。
【００５２】
実施例５
テトラキスメタンの代わりに、２，２−チオ［ジエチル−ビス−３（３，５−ジ−ターシヤリブチル−４−ハイドロキシフェニル）プロピオネート］を０．３ｗｔ％含有したこと以外は、実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。表１から明らかなように、ブロッキングと素子巻性のしわが僅かに生じたが、密着強度、素子巻き性の巻ずれ、コロナ開始電圧の点で優れたものが得られた。
【表１】
【００５３】
【発明の効果】
本発明のコンデンサ用ポリオレフィンフィルムは、融点が１４０℃以下のフェノ−ル系酸化防止剤とポリメチルペンテンを含有し、少なくとも片面にコロナ放電処理が施されているため、密着強度が高く、このためフィルム素子とした場合の素子内部の空隙が少なく、コロナ放電の発生が少ない。また通常のフィルム工程で製造できブロッキングの発生も少なく、加工性、作業性もよいので、低コストで効率良くフィルムを製造することができる。剛性の高い金属箔と巻き合わせる巻き箔タイプのコンデンサ素子にも適用することができる。また本発明のコンデンサ用ポリオレフィンフィルムを用いたコンデンサは、長期間にわたり安定した電気特性を維持でき、寿命も長い。
【発明の属する技術分野】
本発明は、良好な作業性を有し、かつ内部放電の少ないコンデンサ用ポリオレフィンフィルムおよびそれからなるコンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリオレフィンフィルムは、電気特性が優れていることを理由に電気用物品の材料として広く用いられている。中でも、コンデンサ用途における誘電体材料としての需要の伸びは著しい。このコンデンサの重要特性のひとつにコロナ放電特性がある。
【０００３】
コンデンサ内部に発生するコロナ放電は、誘電体や電極に悪影響を及ぼし、コンデンサの寿命を早めるものであることが「蒸着ポリプロピレンフィルムコンデンサの寿命について」（コンデンサ評論１９８６第１１６号Ｖｏｌ．３９ＮＯ，２狩野ら）などで、よく知られている。
該コロナ放電が、誘電体と電極からなるコンデンサ素子の各層間の空隙で発生することから、この空隙を最小限にとどめるべく、種々の提案がなされている。
【０００４】
例えば、特開昭５４−５３２５３号公報では、真空状態下でコンデンサ素子を巻取る方法が提案されている。また、特開昭６２−１８６５１２号公報では、金属化フィルムコンデンサ素子の各層間の密着強度と外装材を規定する方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭５４−５３２５３号公報では、コンデンサ素子の巻取り工程の複雑さによる生産性の低下や、コンデンサ素子巻後に素子を大気中に戻した時のフィルム層間への空気の再進入を防止できないなどの欠点があった。また、特開昭６２−１８６５１２号公報では、コンデンサ素子が誘電体フィルムと剛性の高い金属箔とを巻き合わせる箔巻タイプの場合には適応せず、外装材の選択自由度も小さいという欠点があった。
【０００６】
本発明はかかる従来技術の欠点を改良し、通常のフィルム製造工程によって製造可能で、箔巻タイプのコンデンサ素子にも適用でき、かつ加工時や取扱い時でのブロッキングの発生が少なく、巻き取り後のコンデンサ素子において密着強度の高いコンデンサ用ポリオレフィンフィルムおよびそれからなるコンデンサを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の目的は、融点が１４０℃以下のフェノール系酸化防止剤を含有するポリオレフィン樹脂に、ポリメチルペンテンを０．５ｗｔ％以上４．５ｗｔ％以下混合させたポリマーからなる単一層のポリオレフィンフィルムであって、少なくとも片面にコロナ放電処理が施されているコンデンサ用ポリオレフィンフィルムおよびそれからなるコンデンサによって達成することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のポリオレフィンフィルムを構成するポリマーとしては、ポリプロピレンや、ポリスチレン等が挙げられ、延伸のし易さの点でポリプロピレンが好ましい。ここでいうポリプロピレンとは、プロピレンホモポリマー以外に、プロピレンと例えばエチレン、ブテンなどの他種オレフィンとの共重合体やポリプロピレンと例えばポリエチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテンなどのα−オレフィン重合体との混合物などが挙げられる。
【０００９】
本発明の融点が１４０℃以下のフェノール系酸化防止剤としては、テトラキス［メチレン−３（３，５−ジ−ターシャリブチル−４−ハイドロキシフェニル）プロピオネート］メタン（以下テトラキスメタンと記す）、ｎ−オクタデシル−３−（４´−ハイドロキシ−３´，５´−ジ−ターシャリブチル−フェニル）プロピオネート、２，２−チオ［ジエチル−ビス−３（３，５−ジ−ターシャリブチル−４−ハイドロキシフェニル）プロピオネート］などを例示することができるが、なかでもテトラキスメタンが電気特性や熱安定性の点から、好ましい。融点が１４０℃を超えるフェノール系酸化防止剤であると十分な密着強度が得られない。
【００１０】
またその含有量は、密着強度の点で０．１ｗｔ％以上が好ましく、蒸着加工時等フィルム加工時のフィルムのブロッキングの防止、加工性や素子巻性などの作業性の点で１．０ｗｔ％以下であることが好ましい。より好ましくは、０．２ｗｔ％以上、０．８ｗｔ％以下であり、さらに好ましくは０．２ｗｔ％以上、０．７ｗｔ％以下である。
【００１１】
本発明のポリオレフィンフィルムはまたポリメチルペンテンを含有している必要がある。その含有量は、フィルムのすべり性やフィルム加工時のブロッキング防止、加工性や作業性の点で０．５ｗｔ％以上であり、また密着強度の点で４．５ｗｔ％以下である。ポリメチルペンテンの含有量は、好ましくは０．８ｗｔ％以上、４．０ｗｔ％以下であり、さらに好ましくは０．８ｗｔ％以上、３．０ｗｔ％以下である。
【００１２】
なお、本発明のポリオレフィンフィルムには、上記したフェノール系酸化防止剤やポリメチルペンテン以外に、ジブチルヒドロキシトルエン等の安定剤などの添加物が密着強度やコンデンサ特性に悪影響を及ぼさない範囲で含まれてもかまわない。
【００１３】
また、本発明においてフィルムの少なくとも片面にコロナ放電処理が施されている必要がある。コロナ放電処理が施されていないと、充分な密着強度が得られないばかりでなく、その面に金属蒸着を行っても均一な金属層を得られない。密着強度が一層向上する点でフィルムの両面にコロナ放電処理が施されていることが好ましい。
【００１４】
フィルムの少なくとも片面の濡れ指数は、密着強度の点で３４ｄｙｎｅ／ｃｍ以上が好ましく、蒸着加工などのフィルム加工時のブロッキング防止の点で４５ｄｙｎｅ／ｃｍ以下が好ましい。より好ましくは３６ｄｙｎｅ／ｃｍ以上、４３ｄｙｎｅ／ｃｍ以下である。
【００１５】
また、本発明のポリオレフィンフィルムの面粗さＲａは、特に限定されるものではないが、空気排除効果の点で０．１５μｍ以下が好ましく、フィルム加工時フィルム同士やフィルムと他材料の密着を防止し、素子巻性などの作業性を向上させる点で０．０２μｍ以上が好ましい。
【００１６】
また、本発明のポリオレフィンフィルムの熱収縮率は特に限定されるものではないが、大きすぎるとコンデンサ素子の熱処理時に素子の形態保持に支障をきたすことがあり、小さすぎると充分な層間密着度が得られないことがある。従って、長さ方向０．５％以上５．０％以下、幅方向０％以上２．５％以下であることが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明のポリオレフィンフィルムは、テンター法、インフレーション法のいずれで得たものでもかまわない。延伸処方も未延伸、一軸延伸、二軸延伸のいずれでも差し支えないが、コンデンサ用フィルムには、薄くてかつ、厚薄むらの小さいことが要求されることから、テンター法二軸延伸が好ましい。
【００１８】
また、本発明のポリオレフィンフィルムからなるコンデンサの構造や形態は、特に限定されず、コンデンサ素子の少なくとも一部が本発明のポリオレフィンフィルムであればよい。例えば、同一コンデンサ素子内に本発明のポリオレフィンフィルムと他の誘電体材料を合わせ巻きや積層などで混合（複合）構造として使用することも可能である。他誘電体材料としては、プラスチックフィルム，金属化プラスチックフィルム，紙，金属化紙などが例示される。
【００１９】
コンデンサに用いられる電極は、本発明のポリオレフィンフィルムの片面もしくは両面に金属蒸着層を形成しこれを電極としてもよいし、他の紙やフィルムなどの金属蒸着を施したもの、または金属箔であってもかまわない。特に金属蒸着層を形成しこれを電極とすると電極層が薄くなり、密着強度が向上する点で好ましい。なお金属蒸着はコロナ放電を施した面に行うことが金属蒸着層とフィルムの接着強度の点で好ましい。ここで金属蒸着層または金属箔を構成する金属の種類は、アルミニウム，亜鉛，銅，錫，銀，ニッケル，クロムなどの単体や複数種の混合物あるいは合金などが挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００２０】
また、本発明のポリオレフィンフィルムをリード線を用いるタブ構造素子タイプのコンデンサ素子として用いると、リード線保持力が向上し好ましい。
【００２１】
次に本発明のポリオレフィンフィルムの製造法の一例を示すが、特に限定されるものではない。
【００２２】
融点が１４０℃以下のフェノール系酸化防止剤を０．１ｗｔ％〜１．０ｗｔ％含有したアイソタクチック度が９５％以上のポリオレフィン樹脂にポリメチルペンテンを０．５ｗｔ％〜４．５ｗｔ％混合したポリマーを、２００〜２８０℃の温度の押出機に供給して溶融し、スリットを施したＴダイより、シート状に押出し、２０〜１００℃の温度の冷却ロ−ルで冷却固化する。このとき、一般に冷却ロール温度が高い程、面粗さが大きくなる関係にあるので、適宜冷却ロール温度を選択すればよい。
【００２３】
次に１００〜１５５℃の延伸ロールでフィルムを長さ方向に３〜７倍に延伸する。この場合も延伸温度を選択することで面粗さの大きさを変えられる。次いで、１４０〜１６５℃で幅方向に５〜１２倍に延伸する。その後、１４０〜１７０℃で熱処理を施す。
【００２４】
こうして得られたポリオレフィンフィルムには、その両面にコロナ放電処理を施した後、ワインダーで巻取る。
【００２５】
上記ポリオレフィンフィルムを適宜スリットし素子巻機で巻き取り、コンデンサ素子を作成してプラスチックケース中に収納し、充填剤を充填することによりコンデンサを得ることができる。この時充填剤としてはエポキシ樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられるが特に限定されない。
【００２６】
次に、本発明に用いる測定法および評価法について説明する。
（１）密着強度
ＪＩＳ Ｚ−１７０７ ７．５による。但し、測定条件は次の通り
【００２７】
（２）ブロッキング
フィルムを幅６３０ｍｍ，長さ２０，０００ｍにスリットし、巻上げた後、このフィルムをコンデンサ用真空蒸着機にてアルミニウムを２．５Ω／□の膜抵抗になるよう片面に蒸着し、その後、幅５０ｍｍ，長さ４，５００ｍにスリットし、４８本のリ−ルを採取した。
このとき、ブロッキングによる金属はがれが認められたリール数を全リール数で除して、百分率で表した。
なお本発明においては、ブロッキング２０％以下のものを合格とする。
【００２８】
（３）面粗さ
ＪＩＳ Ｂ−０６０１による。
【００２９】
（４）濡れ指数
ＪＩＳ Ｋ−６７６８による。
【００３０】
（５）熱収縮率
ＪＩＳ Ｃ−２３３０による。
【００３１】
（６）コロナ開始電圧
ＪＩＳ Ｃ−４９０８による。
なおコロナ開始電圧が低いほどコロナ放電が発生しやすいことを意味し、本発明においては、コロナ開始電圧５００Ｖ以上のものを合格とする。
【００３２】
（７）素子巻性
通常のコンデンサ作成工程同様の素子巻を行い、１００個のコンデンサ素子を作成し、しわ及び巻ずれの発生率を調べた。この時の主要素子巻条件は次の通り。
素子巻機 ；皆籐製作所ＫＡＷ−４Ｌ
素子巻速度；２０００ｒｐｍ
張力 ；６００ｇ
なお本発明においては、素子巻性のしわ１０％以下、巻ずれ２０％以下のものを合格とする。
【００３３】
次に、本発明を実施例に基づき説明する。
【００３４】
【実施例】
実施例１
テトラキスメタンを０．４ｗｔ％含有したアイソタクチック度が９７％のポリプロピレン樹脂にポリメチルペンテンである４−メチル−ペンテン−１を２．０ｗｔ％混合したポリマ−を、２６５℃の押出機に供給して溶融し、幅５００ｍｍ、スリット１ｍｍのＴダイよりシート状に押出し、６５℃の温度の冷却ロールで冷却固化した後、１３５℃の温度で長さ方向に４倍に延伸し、次いで、１６０℃の温度で幅方向に９倍に延伸し、さらに１６０℃の温度で熱処理した。その後、フィルムの両面に濡れ指数が３９ｄｙｎｅ／ｃｍとなるようコロナ放電処理を施し、ワインダーで巻取った。
このとき、フィルム厚さは１０μｍ、面粗さＲａは０．０５μｍ、長さ方向の熱収縮率３．０％、幅方向の熱収縮率０．５％であった。こうして得たポリプロピレンフィルムの密着強度を調べた。
【００３５】
また、このフィルムを幅６３０ｍｍ，長さ２０，０００ｍにスリットし、巻上げた。このフィルムをコンデンサ用真空蒸着機にてアルミニウムを２．５Ω／□の膜抵抗になるよう片面に蒸着し、その後、幅５０ｍｍ，長さ４，５００ｍにスリットし、４８本のリールを採取した。
このとき、ブロッキングによる金属はがれを観察評価した。
【００３６】
次に、この蒸着リ−ルを用いて素子巻機にて巻取り、コンデンサ素子１００個を作成し、しわ，巻ずれを評価した。
【００３７】
この内、しわ，巻ずれのない正常なコンデンサ素子を１０個選別し、通常の方法でプラスチックケ−スエポキシ樹脂充填型乾式コンデンサを作成し、これらのコロナ開始電圧を測定し、１０個の平均値を求めた。これらの結果を表１に示す。 表１から明らかなように、密着強度、ブロッキング、素子巻き性のしわ、巻ずれ、コロナ開始電圧のいずれにおいても優れたフィルムおよびコンデンサを得ることができた。
【００３８】
実施例２
テトラキスメタンの添加量を０．０５ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。
【００３９】
表１から明らかなように、密着強度、素子巻き性の巻ずれ、コロナ開始電圧において実施例１より若干劣るものの実用上問題がなく、ブロッキング、素子巻き性のしわにおいて優れたフィルムおよびコンデンサを得ることができた。
【００４０】
実施例３
テトラキスメタンの添加量を２．０ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。
【００４１】
表１から明らかなように、ブロッキング、素子巻き性のしわにおいて実施例１より若干劣るものの実用上問題がなく、密着強度、素子巻き性の巻ずれ、コロナ開始電圧において優れたフィルムおよびコンデンサを得ることができた。
【００４２】
参考例１
ポリメチルペンテンの添加量を５．０ｗｔ％としたこと以外は、実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。
【００４３】
表１から明らかなように、密着強度、素子巻き性の巻ずれ、コロナ開始電圧において実施例１より若干劣るものの実用上問題がなく、ブロッキング、素子巻き性のしわにおいて優れたフィルムおよびコンデンサを得ることができた。
【００４４】
参考例２
ポリメチルペンテンの添加量を０．３ｗｔ％としたこと以外は、実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。
【００４５】
表１から明らかなように、ブロッキング、素子巻き性のしわにおいて実施例１より若干劣るものの実用上問題がなく、密着強度、素子巻き性の巻ずれ、コロナ開始電圧において優れたフィルムおよびコンデンサを得ることができた。
【００４６】
実施例４
フィルムの両面に濡れ指数が３３ｄｙｎｅ／ｃｍとなるようコロナ放電処理を施したこと以外は、実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。表１から明らかなように、密着強度、素子巻き性の巻ずれ、コロナ開始電圧において実施例１より若干劣るものの実用上問題がなく、ブロッキング、素子巻き性のしわにおいて優れたフィルムおよびコンデンサを得ることができた。
【００４７】
参考例３
フィルムの両面に濡れ指数が４７ｄｙｎｅ／ｃｍとなるようコロナ放電処理を施したこと以外は、実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。表１から明らかなように、ブロッキング、素子巻き性のしわにおいて実施例１より若干劣るものの実用上問題がなく、密着強度、素子巻き性の巻ずれ、コロナ開始電圧において優れたフィルムおよびコンデンサを得ることができた。
【００４８】
参考例４
コロナ放電処理をフィルムの片面のみに施したこと以外は、実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。表１から明らかなように、密着強度、素子巻き性の巻ずれ、コロナ開始電圧において実施例１より若干劣るものの実用上問題がなく、ブロッキング、素子巻き性のしわにおいて優れたフィルムおよびコンデンサを得ることができた。
【００４９】
比較例１
テトラキスメタンの代わりに、融点が２４０℃のフェノール系酸化防止剤である１，３，５トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ターシャリブチル−４ハイドロキシベンジル）ベンゼンを０．３ｗｔ％添加した以外は実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。 表１から明らかなように、密着強度がなく、素子巻き性の巻ずれの発生が多く、コロナ開始電圧が低く、全く実用化できるものできなかった。
【００５０】
比較例２
ポリメチルペンテンを添加しなかった以外は、実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。
表１から明らかなように、ブロッキング、素子巻き性のしわの発生が著しく、全く実用化できるものできなかった。
【００５１】
比較例３
コロナ放電処理を施さなかった以外は実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。
表１から明らかなように、密着強度がなく、素子巻き性の巻ずれの発生が多く、コロナ開始電圧が低く、全く実用化できるものできなかった。
【００５２】
実施例５
テトラキスメタンの代わりに、２，２−チオ［ジエチル−ビス−３（３，５−ジ−ターシヤリブチル−４−ハイドロキシフェニル）プロピオネート］を０．３ｗｔ％含有したこと以外は、実施例１と同様にフィルムおよびコンデンサを作成し測定を行った。結果を表１に示す。表１から明らかなように、ブロッキングと素子巻性のしわが僅かに生じたが、密着強度、素子巻き性の巻ずれ、コロナ開始電圧の点で優れたものが得られた。
【表１】
【発明の効果】
本発明のコンデンサ用ポリオレフィンフィルムは、融点が１４０℃以下のフェノ−ル系酸化防止剤とポリメチルペンテンを含有し、少なくとも片面にコロナ放電処理が施されているため、密着強度が高く、このためフィルム素子とした場合の素子内部の空隙が少なく、コロナ放電の発生が少ない。また通常のフィルム工程で製造できブロッキングの発生も少なく、加工性、作業性もよいので、低コストで効率良くフィルムを製造することができる。剛性の高い金属箔と巻き合わせる巻き箔タイプのコンデンサ素子にも適用することができる。また本発明のコンデンサ用ポリオレフィンフィルムを用いたコンデンサは、長期間にわたり安定した電気特性を維持でき、寿命も長い。
Claims (8)
- 融点が１４０℃以下のフェノール系酸化防止剤を含有するポリオレフィン樹脂に、ポリメチルペンテンを０．５ｗｔ％以上４．５ｗｔ％以下混合させたポリマーからなる単一層のポリオレフィンフィルムであって、少なくとも片面にコロナ放電処理が施されていることを特徴とするコンデンサ用ポリオレフィンフィルム。
- ポリオレフィンフィルムがポリプロピレンフィルムであることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ用ポリオレフィンフィルム。
- 融点が１４０℃以下のフェノール系酸化防止剤がテトラキス［メチレン−３（３，５−ジ−ターシャリブチル−４−ハイドロキシフェニル）プロピオネート］メタンであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のコンデンサ用ポリオレフィンフィルム。
- 融点が１４０℃以下のフェノール系酸化防止剤の含有量が０．１ｗｔ％以上、１．０ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のコンデンサ用ポリオレフィンフィルム。
- コロナ放電処理がフィルムの両面に施されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のコンデンサ用ポリオレフィンフィルム。
- フィルムの少なくとも片面の濡れ指数が３４ｄｙｎｅ／ｃｍ以上、４５ｄｙｎｅ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし５項のいずれか１項に記載のコンデンサ用ポリオレフィンフィルム。
- フィルムの少なくとも片面に金属蒸着層を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のコンデンサ用ポリオレフィンフィルム。
- 請求項１ないし７のいずれか１項に記載のコンデンサ用ポリオレフィンフィルムを用いてなるコンデンサ。
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