JP4174907B2 - Polyester film for capacitors - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサ用ポリエステルフィルム及びフィルムコンデンサ、詳しくはコンデンサの誘電体として好適に用いられるポリエチレンテレフタレートを主成分とするポリエステルフィルム及びフィルムコンデンサに関するものであり、さらに詳しくは、耐電圧性と絶縁抵抗が良好なコンデンサとなし得るポリエチレンテレフタレートを主成分とするポリエステルフィルム及びそれを用いたフィルムコンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポリエステルフィルムは優れた機械的特性、耐熱性、電気的特性を持つことから、コンデンサ用の誘電体として広く用いられている。
【０００３】
ポリエステルフィルムをコンデンサの誘電体として用いる場合、通常、コンパクトな形状とするため、金属箔とともに巻き取ったり、ポリエステルフィルムの表面に予め金属層を設けた金属化ポリエステルフィルムにして巻き取ったり、あるいは積層することによって作成した後、プレス、絶縁油の含浸および樹脂包埋やケースに収納することによってコンデンサが作成され、電気特性（主に静電容量）の安定化のため一定の温度でエージングされる。
【０００４】
上述した如くポリエステルフィルムをコンデンサの誘電体として用いた場合、コンデンサの完成に至るまでにポリエステルフィルムには様々の熱的なストレスや機械的なストレスの履歴を受ける。その結果、完成したコンデンサは本来ポリエステルフィルムの素材として持つ優れた絶縁抵抗や耐電圧性等から期待されるコンデンサ特性よりも低下したものができてしまうことがあった。このようにコンデンサ特性が低下したコンデンサは、電気検査により不合格品として処分されることになるが、この不合格率が大きくなると製造コストが高くなるばかりでなく、合格品として出荷したコンデンサであっても潜在的に機能を低下させる種を内在している可能性が高く、安全性に優れたコンデンサとは言い難いものとなる可能性があった。
【０００５】
昨今の動向として、出荷後の製造物に異常が発生した場合、ますます製造元の責任を問われるようになってきたことから、コンデンサメーカーとしても電気検査を強化することにより対処せざるを得ず、ますます製造時の不合格率が増大するといった悪循環が発生することになってきている。
【０００６】
このような状況下、一方でコストダウンを図る目的でコンデンサメーカーではコンデンサの製造過程の条件の改善を日々行っている。たとえば、巻回型コンデンサの製造条件でリール巻き取り後のプレス工程において、プレス温度を高く設定したりプレス圧力を高く設定することが行われている。プレス温度や圧力を高く設定することで工程に要する時間が短縮できる利点があるばかりでなく、プレスが不十分であることが主原因と考えられるような不良品（たとえば、プレス後の形状が歪んだもの、あるいは良品と思われたものでも次工程以降でプレス後の形状が安定しないもの等）の割合を低減させる効果がある。
【０００７】
しかしながら、フィルムから見て過酷なプレス条件を採用するとプレス後の形状的な不良率は低減できるが完成したコンデンサの耐電圧性や絶縁抵抗の悪化したものが激増する。また、電気特性を安定化させるために行うエージングにおいて熱的なストレスがかかることから絶縁抵抗及び耐電圧性が悪化するといった問題も生じている。
【０００８】
すなわち、コンデンサの誘電体として用いられるポリエステルフィルムには、完成したコンデンサの耐電圧性や絶縁抵抗において悪化がないものが求められている。
【０００９】
このような課題に対し、特開昭５３−６４７５３号公報には縦方向のＦ５値が高く、フィルム表面の突起数を規定することにより、巻き取り時のテンションによる伸びを抑え、巻回性とつぶれ性に優れたコンデンサ誘電体用ポリエステルフィルムが開示されている。
【００１０】
また、特開昭５７−２２０２１号公報には同じく縦方向のＦ５値が高く、特定の架橋高分子粒子を含有することで巻き取り時のテンションによる伸びを抑え、かつ製膜延伸時の粒子の破壊を抑えられるので耐電圧性やＣＲ値が低下しないコンデンサ誘電体用ポリエステルフィルムが開示されている。
【００１１】
さらに、特開平３−２４６８１４号公報には縦方向と横方向のＦ５値の和が高く、特定の架橋高分子粒子を含有することで巻き取り時のテンションによる伸びを抑え、かつ巻回性とつぶれ性に優れたコンデンサ誘電体用ポリエステルフィルムが開示されている。
【００１２】
さらにまた、特開平２−２５１５３８号公報や特開平２−２５２２２６号公報にはフィルムの複屈折率を規定し縦方向の強力化を行うと共に、特定の粒子を含有せしめることで巻き取り時のテンションによる伸びを抑え、巻回性とつぶれ性に優れたコンデンサ用ポリエステルフィルムが開示されている。
【００１３】
さらにまた、特開平２−２０７５１７号公報にはフィルムの複屈折率と縦方向のＦ５値および熱収縮率を規定することで巻き取り時のテンションによる伸びを抑え、巻回性とつぶれ性に優れたコンデンサ用ポリエステルフィルムが開示されている。
【００１４】
しかし、これらに提案されているように、単にフィルムの縦方向を強力化する延伸方式を採用しテンションに対し伸びを抑えるフィルムでは、プレス温度などのフィルムが有するガラス転移温度以上に熱が加わったとき、適度に熱変形を起こすだけの伸びしろがないために均一にプレスできなくなり、プレス形状の不良率を抑えることができず誘電損失が悪い不良品が多く発生し、生産性が低下する原因となっていた。
【００１５】
また他方で現在、コンデンサの小型化、静電容量の増大、コストダウンの観点から、誘電体の薄膜化が強く求められている。薄膜化の利点として、たとえば厚さ５．０μｍのポリエステルフィルムを誘電体として用いた定格電圧５００Ｖ、静電容量０．１μＦのコンデンサ素子について、誘電体となるポリエステルフィルムの厚みを４．５μｍにすると静電容量は誘電体の厚みに反比例する関係にあるので、静電容量が同じコンデンサ素子を製造する場合コンデンサ素子の体積を約１９％低減することができる。一方、コンデンサ素子の体積が同じコンデンサ素子を製造すると静電容量は１．２倍とすることができる。ただし、薄膜化により耐電圧性が低下するので定格電圧５００Ｖの保証が得られなくなる欠点がある。
【００１６】
上述した如く、誘電体となるポリエステルフィルムの薄膜化を実現するためには、薄膜化による耐電圧性の低下を補うだけの耐電圧性の向上が要求される。耐電圧性の向上に際しては、コンデンサに加工する前のポリエステルフィルムの耐電圧性を向上させることと、コンデンサ加工時の熱的なストレスや機械的なストレスにより耐電圧性が低下しがたいものとする必要がある。
【００１７】
耐電圧性を向上させる目的で特開昭５１−６６３９４号公報、特開昭５３−１２０１６７号公報、特開昭５５−２１１５７号公報、特開昭５５−２２８２６号公報、特開昭５５−１５８６１９号公報、特開昭５７−１１９９２３号公報、特開昭６２−２５９３０４号公報、特開昭６３−６１０２８号公報、特開昭６３−１４１３０８号公報、特開昭６３−２５５９０９号公報、特開昭６３−３１６４１９号公報、特開昭６４−１２１７号公報、特開平１−１１７３０９号公報、特開平２−２７２７１３号公報では特定の粒子やコーティングによる特定表面構造を有するフィルムとする提案があり、特開昭５３−１４７７７４号公報ではフィルム表裏で熱固定温度を変える提案がなされており、また特開昭６１−１０７６１０号公報ではフィルムの平均屈折率と縦方向のＦ５値および面配向度を規定することで作業性と電気特性の両立するコンデンサ用ポリエステルフィルムが提案されている。
【００１８】
しかし、これらに提案された公報には、絶縁抵抗の不良率低減と耐電圧性の向上を両立できるものではなかった。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、特定の熱歪みと屈折率を有するポリエステルフィルムであれば、製品として得られたコンデンサの絶縁抵抗及び耐電圧性が低下しがたいものとすることができることを見い出し本発明に至ったものである。
【００２０】
すなわち本発明の課題は、過酷な条件で製造されたコンデンサの絶縁抵抗及び耐電圧性の悪化を低減させ得るポリエステルフィルムを提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を達成するために次の構成、すなわち、ポリエチレンテレフタレートを主成分とする二軸配向フィルムであって、該フィルムの下記式（１）で示される長手方向の１２０℃での熱歪みＳ₁₂₀が０．５〜２．５％の範囲にあり、かつ下記式（２）で示される面配向係数ｆｎが０．１６９〜０．１８の範囲にあり、かつ、下記式（３）で示される複屈折Δｎが０．０１〜０．０４の範囲にあることを特徴とするコンデンサ用ポリエステルフィルムからなるものである。
Ｓ₁₂₀＝（Ｌ₁₂₀−Ｌ₄₀）／Ｌ₄₀ × １００（％） （１）
（ここでＬ₁₂₀は１２０℃でのフィルムサンプル長であり、Ｌ₄₀は４０℃でのフィルムサンプル長である。）
ｆｎ＝（ｎＭＤ＋ｎＴＤ）／２−ｎＺＤ （２）
（ここで、ｎＭＤ、ｎＴＤ、ｎＺＤはそれぞれフィルムの長手方向、幅方向、厚さ方向の屈折率である。）
Δｎ＝ｎＭＤ−ｎＴＤ （３）
（ここで、ｎＭＤとｎＴＤはそれぞれフィルムの長手方向と幅方向の屈折率である。）
【００２２】
本発明に係るフィルムコンデンサは、このようなコンデンサ用ポリエステルフィルムを用いたものからなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明におけるポリエステルフィルムのポリエステルとは、ポリエチレンテレフタレートを主成分とするポリエステルであり、さらに詳しくは、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸が用いられ、ジオール成分としてエチレングリコールを主要成分として用いて重縮合し得られるものである。ここで、主成分とはポリエチレンテレフタレートを構成するテレフタル酸とエチレングリコールの合計量が全体の９０重量％以上であることを示し、１０重量％以下であれば第３成分が共重合されたり、ブレンドされていてもよい。
【００２４】
共重合成分としてはテレフタル酸以外のジカルボン酸成分、エチレングリコール以外のジオール成分が好ましく用いられる。
【００２５】
共重合成分として用いられるジカルボン酸成分としては、イソフタル酸、２,６−ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸、トリメチルアジピン酸、セバシン酸、マロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、グルタール酸、ピメリン酸、２,２−ジメチルグルタール酸、アゼライン酸、フマール酸、マレイン酸、イタコン酸、１,３−シクロペンタンジカルボン酸、１,２−シクロヘキサンジカルボン酸、１,４−シクロヘキサンジカルボン酸、１,４−ナフタール酸、ジフェニン酸、４,４’−オキシ安息香酸、２,５−ナフタレンジカルボン酸などを用いることができる。これらのうちイソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、ジフェニルエタンジカルボン酸が好ましい。
【００２６】
共重合として用いられるジオール成分としては、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、１,３−プロパンジオール、１,３−ブタンジオール、１,４−ブタンジオール、１,５−ペンタンジオール、１,６−ヘキサンジオール、１,７−ヘプタンジオール、１,８−オクタンジオール、１,９−ノナンジオール、１,１０−デカンジオール、２,４−ジメチル−２−エチルヘキサン−１,３−ジオール、ネオペンチルグリコール、２−エチル−２−ブチル−１,３−プロパンジオール、２−エチル−２−イソブチル−１,３−プロパンジオール、３−メチル−１,５−ペンタンジオール、２,２,４−トリメチル−１,６−ヘキサンジオール、１,２−シクロヘキサンジメタノール、１,３−シクロヘキサンジメタノール、１,４−シクロヘキサンジメタノール、２,２,４,４−テトラメチル−１,３−シクロブタンジオール、４,４’−チオジフェノール、ビスフェノールＡ、４,４’−メチレンジフェノール、４,４’−（２−ノルボルニリデン）ジフェノール、４,４’−ジヒドロキシビフェノール、ｏ−、ｍ−、およびｐ−ジヒドロキシベンゼン、４,４’−イソプロピリデンフェノール、４,４’−イソプロピリデンビス（２,６−ジクロロフェノール）、２,５−ナフタレンジオール、ｐ−キシレンジオール、シクロペンタン−１,２−ジオール、シクロヘキサン−１,２−ジオール、シクロヘキサン−１,４−ジオールなどを用いることができる。これらのうち、プロピレングリコール、テトラメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノールが好ましい。
【００２７】
またジカルボン酸成分、ジオール成分の他にｐ−オキシ安息香酸等のオキシカルボン酸等が共重合されていてもよく、さらに、これらは線状構造であるが、３価以上のエステル形成成分を用いて分枝状ポリエステルとすることもできる。
【００２８】
ブレンド物としては、ポリエチレンテレフタレート以外のホモポリエステル、共重合ポリエステル、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂等を挙げることができる。
【００２９】
本発明に用いるポリエステルの固有粘度として好ましくは０．５ｄｌ／ｇ以上、さらに好ましくは０．５５ｄｌ／ｇ以上がコンデンサ用において耐電圧性、機械特性の点で好ましく、製膜性や回収性の点からも好ましい。
【００３０】
本発明に用いるポリエステルには、不活性粒子を添加してもよく、不活性粒子としては、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタンなどの無機フィラーおよび有機高分子粒子（例えば架橋ポリスチレン粒子、アクリル粒子）などが挙げられる。
【００３１】
さらに必要に応じて難燃剤、熱安定剤、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、顔料、脂肪酸エステル、ワックス等の有機滑剤等を配合してもよく、これら２種以上を併用してもよい。
【００３２】
本発明中のポリエステルフィルムは機械的特性、電気的特性、生産性の面から二軸延伸されていることが必要である。
【００３３】
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の延伸方式を採用してもよいが、製膜安定性、厚み均一性の観点でステンター逐次二軸延伸法が好ましい。
【００３４】
本発明中のポリエステルフィルムは本発明の主目的である製造されたコンデンサの絶縁抵抗の悪化を低減させ、耐電圧性を向上させ得るために下記式（１）で示される長手方向の１２０℃での熱歪みＳ₁₂₀が０．５％以上２．５％以下であることが必要である。
Ｓ₁₂₀＝（Ｌ₁₂₀−Ｌ₄₀）／Ｌ₄₀ × １００（％） （１）
（ここでＬ₁₂₀は１２０℃でのフィルムサンプル長であり、Ｌ₄₀は４０℃でのフィルムサンプル長である。）
【００３５】
Ｓ₁₂₀が０．５％未満では熱プレスが不十分となりコンデンサの形状が不均一となり形状面での不良品となる。一方、２．５％を越えると絶縁抵抗及び耐電圧性が悪化する。ポリエステルフィルムの長手方向の１２０℃での熱歪みＳ₁₂₀は１．０〜１．８％であることが更に好ましい。ポリエステルフィルムの長手方向の１２０℃での熱歪みＳ₁₂₀を０．５〜２．５％とする手法は特に限定しないが、できる限り延伸倍率を高倍にする製膜方法、フィルムの長手方向または幅方向の一方向に過度に延伸しない製膜方法、あるいはそれらの併用が好ましく採用される。
【００３６】
本発明において絶縁抵抗及び耐電圧性の観点から、下記式（２）で示される面配向係数ｆｎは０．１６９〜０．１８の範囲にあることが必要である。面配向係数ｆｎが０．１６９未満では絶縁抵抗や耐電圧性が不十分であり、面配向係数ｆｎが０．１８を越えるとポリエステルフィルムの製膜中に破れが多発し生産性が低下する。面配向係数ｆｎのさらに好ましい範囲は０．１７１〜０．１７８である。
ｆｎ＝（ｎＭＤ＋ｎＴＤ）／２−ｎＺＤ （２）
（ここで、ｎＭＤ、ｎＴＤ、ｎＺＤはそれぞれフィルムの長手方向、幅方向、厚さ方向の屈折率である。）
【００３７】
本発明のポリエステルフィルムは耐電圧性を向上させ得るために下記式（３）で示される複屈折Δｎが０．０１〜０．０４の範囲にあることが必要である。
Δｎ＝ｎＭＤ−ｎＴＤ （３）
（ここで、ｎＭＤとｎＴＤはそれぞれフィルムの長手方向と幅方向の屈折率である。）
【００３８】
複屈折Δｎが０．０１未満では、フィルム長手方向への高分子鎖の配向が不十分であるため耐電圧性が低下する場合があり、０．０４を超えると高分子鎖の配向のバランスが大きく崩れており耐電圧性の低下や絶縁抵抗が悪化する場合がある。複屈折Δｎのさらに好ましい範囲としては０．０１５〜０．０３である。
【００３９】
本発明において得られたポリエステルフィルムを４０〜８０℃でエージングを行うことが絶縁抵抗と耐電圧性をさらに安定化させる観点で好ましい。この理由は定かではないが、エージングによりフィルム中の非晶鎖の自由体積が緩和され、絶縁欠陥が減少するからではないかと考えられる。エージングを行う時間は、１０時間以上が絶縁抵抗を良化する点から好ましく、さらに好ましくは２４時間以上である。
【００４０】
本発明のポリエステルフィルムを示差走査熱量計にて測定したときに、７０〜１２０℃において吸熱ピークを有することが好ましく、より好ましくは９０〜１１０℃において吸熱ピークを有する。該吸熱ピークは４０〜８０℃で１０時間以上熱処理することによって現れるもので熱処理の効果を熱的に確認できるからである。また、吸熱ピークの熱量が０．０５〜１Ｊ／ｇであるとコンデンサの絶縁抵抗や耐電圧性をさらに良化するため好ましい。吸熱ピークの熱量が０．０５Ｊ／ｇ未満では絶縁抵抗や耐電圧性が良化しない場合があり、１Ｊ／ｇを越えるとポリエステルフィルムの平面性が低下する場合があるので巻き取り性が悪くなり、コンデンサ素子が作成しにくくなる。吸熱ピークの熱量としてさらに好ましくは０．１〜０．８Ｊ／ｇである。
【００４１】
本発明のポリエステルフィルムの表面は、取り扱い性、滑り性、ブロッキング防止性、コンデンサ素子のプレス性、耐電圧性、セルフヒール性の点から、中心線平均表面粗さＲａが１０〜９０ｎｍの範囲にあることが好ましく、より好ましい範囲は２０〜８０ｎｍである。
【００４２】
本発明のポリエステルフィルムは、少なくとも片面に金属層を設けた金属化ポリエステルフィルムとしてコンデンサに使用されることが本発明の絶縁抵抗を良化する効果を最大限に活かす上で好ましい。本発明のポリエステルフィルムを金属箔とともに巻き取りコンデンサとする箔巻きコンデンサでは本発明のポリエステルフィルムを使用しなくとも絶縁抵抗が安定する場合がある。
【００４３】
本発明のポリエステルフィルムの少なくとも片面に金属層を設ける手法は真空蒸着法、スパッタリング法等あるが特に限定しない。ただし、経済性から真空蒸着法が好ましく採用される。真空蒸着法では、真空中で冷却ロールに密着したポリエステルフィルムに蒸発源からの金属を蒸着させ、ポリエステルフィルム上に金属層を形成する。
【００４４】
この蒸発源としては抵抗加熱方式のボート形式や、輻射あるいは高周波加熱によるルツボ形式や、電子ビーム加熱による方式などがあるが、特に限定されない。
【００４５】
この蒸着に用いる金属としては、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｎなどの金属が好ましいが、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｆｅなども使用できる。これらの金属はその純度が９９％以上、望ましくは９９．５％以上の粒状、ロッド状、タブレット状、ワイヤー状あるいはルツボの形状に加工したものが好ましい。
【００４６】
また、この蒸着の場合は、特にアルミニウムが生産性、コスト面から好ましく、少なくとも片面にアルミニウムを蒸着して、アルミニウム金属層を設けるが、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、亜鉛などの他の金属成分も蒸着することができる。
【００４７】
次に本発明のポリエステルフィルムの製造方法について説明するが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。
まず、原料となるポリエステルを押出機にて溶融押出し、冷却ロール上でガラス転移点以下に冷却、キャストし、ガラス転移点Ｔｇ以上に加熱した後、長手方向に２．８〜７．５倍延伸し、さらにステンターにて基材ポリエステルのＴｇから１２０℃の温度範囲に予熱した後、３〜１２倍に幅方向に延伸し、必要により弛緩しながら基材ポリエステルの融点未満の温度、好ましくは２００〜２５０℃の範囲で熱固定し、巻き取ることにより製造される。なお、熱歪みＳ₁₂₀、複屈折Δｎを本発明の範囲内にするには、長手方向に段階的に数回に分けて延伸したり、幅方向に延伸後、再度長手方向および幅方向に延伸する方法が好ましく用いられる。
【００４８】
次に金属化ポリエステルフィルムとする場合には、少なくとも片面にアルミニウムを蒸着してコンデンサの内部電極となるアルミニウム蒸着膜を設けるが、この時アルミニウムと同時あるいは逐次にたとえばニッケル、銅、金、銀、クロム、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。アルミニウムの蒸着膜の厚さはコンデンサの電気特性とセルフヒール性の点から２０〜１００ｎｍ（または表面電気抵抗で１〜５Ω／□）であることが望ましい。
【００４９】
必要により、蒸着後に特定の温度でエージング処理を行ったり、再度オフラインで熱処理を行ったりすることができる。また、絶縁もしくは他の目的で、この金属化フィルムの少なくとも片面にコーティングを施すこともできる。
【００５０】
こうして得られたフィルムは公知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を例示するならば、金属化するフィルムの両面にアルミニウムを真空蒸着する。その際、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（表面と裏面のパターンは交互になるようにずらして蒸着する）。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、裏面が反対側にマージンを有するような、テープ状の巻取リールにする。得られたリールと、金属化しない合わせフィルム各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。この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コンデンサ素子を得る。
【００５１】
本発明における特性値の測定方法、並びに評価方法は次のとおりである。
（１）熱歪みＳ₁₂₀
真空理工（株）製測定モジュールＴＭ−９４００型およびデータ解析装置として同社製熱分析システムＭＴＳ−９０００型を用いて、フィルムサンプルを幅５ｍｍのフィルム長手方向に長い短冊状にサンプリングし、長手方向に一定荷重１９．６ＭＰａを負荷させた状態で室温から昇温速度１０℃／ｍｉｎで昇温した。このとき、４０℃でのフィルムサンプル長Ｌ₄₀と１２０℃でのフィルムサンプル長Ｌ₁₂₀を求め、次式により熱歪みＳ₁₂₀を算出した。
Ｓ₁₂₀＝（Ｌ₁₂₀−Ｌ₄₀）／Ｌ₄₀ × １００（％） （１）
【００５２】
（２）面配向係数ｆｎ、複屈折Δｎ
ＪＩＳ−Ｋ７１０５に規定された方法に従って、ナトリウムＤ線を光源としてアッベ屈折率計を用いて長手方向、幅方向、厚さ方向の屈折率を測定した（それぞれｎＭＤ、ｎＴＤ、ｎＺＤとする）。ここで、マウント液はヨウ化メチレンを用い、２５℃、６５％ＲＨにて測定した。次に下記式（２）により面配向係数ｆｎ、下記式（３）により複屈折Δｎを算出した。
面配向係数ｆｎ＝（ｎＭＤ＋ｎＴＤ）／２−ｎＺＤ （２）
複屈折Δｎ＝ｎＴＤ−ｎＭＤ （３）
【００５３】
（３）示差走査熱量計による測定
示差走査熱量計として、セイコー電子工業（株）製ＤＳＣ（ＲＤＣ２２０）、データ解析装置として同社製ディスクステーション（ＳＳＣ／５２００）を用いて、フィルムサンプル約１０ｍｇをアルミパンに装着し、室温から昇温速度４０℃／ｍｉｎで昇温した。このとき７０〜１２０℃に吸熱ピークが観測されるか否かを確認した。
また、吸熱ピークが観測されたものについて、ピーク面積から熱量を算出した。ピーク面積は、昇温することによりベースラインから吸収側にずれ、更に昇温を続けベースラインに戻るまでの面積であり、ずれ始める温度位置から終了位置までを直線で結び、この面積Ａを求めた。同じ条件でフィルムサンプルと同じ重量に秤量したＩｎ（インジウム）で測定しその面積Ｂを求め、次式により吸熱ピークの熱量を求めた。
吸熱ピークの熱量（Ｊ／ｇ）＝２８．５×Ａ／Ｂ
【００５４】
（４）固有粘度
オルトクロロフェノール中、２５℃で測定した溶液粘度より次式から計算される値を用いた。即ち、
ηsp／Ｃ＝［η］＋２Ｋ［η］Ｃ
ここで、ηsp＝（溶液粘度／溶媒粘度）−１、Ｃは溶媒１００ｍｌあたりの溶解ポリマー重量（ｇ／１００ｍｌ）、Ｋはハギンス定数（０．３４３）であり、溶液粘度と溶媒粘度はオストワルド粘度計にて測定した。
【００５５】
（５）中心線平均表面粗さＲａ
ＪＩＳ−Ｂ６０１０に準じて測定した。
【００５６】
（６）絶縁抵抗
０．１μＦのコンデンササンプル１０００個を２３℃、６５％ＲＨの雰囲気下において、ＹＨＰ社製 超絶縁抵抗計４３２９Ａにて印加電圧５００Ｖでの１分値として測定し、絶縁抵抗が５０００ＭΩ未満のコンデンササンプルを不良品として以下の基準で判定した。なお、本発明において◎、○と△を合格とした。
不良品が１０個未満 ： ◎
不良品が１０個以上２０個未満 ： ○
不良品が２０個以上５０個未満 ： △
不良品が５０個以上 ： ×
【００５７】
（７）耐電圧性
１０００個のコンデンササンプルについて、電圧を１００Ｖ／ｓｅｃの割合で昇圧しながら印加し、コンデンサに絶縁破壊が発生し、５ｍＡ以上の電流が流れた時点の電圧（破壊電圧）を測定する。得られた破壊電圧を誘電体として使用したポリエステルフィルムの単位厚みあたりに換算し、コンデンササンプル１０００個の平均値として耐電圧を求めた。なお、コンデンサの容量が大きく、充電電流のみで５ｍＡ以上の電流が流れる場合は該電流値を充電電流と絶縁破壊電流を分離できる適切な値に設定する。本発明において４３０Ｖ／μｍ以上の耐電圧のコンデンサについて合格とした。
【００５８】
【実施例】
以下に本発明を実施例に基づき説明する。
比較例１
ポリエステルフィルムのポリエステルとして平均粒径が１．１μｍの凝集シリカを０．１％添加した固有粘度が０．６５のエチレンテレフタレート単独縮重合体のポリエチレンテレフタレートを用い、１８０℃で真空乾燥した後、押出機に供給し、２８５℃で溶融させ、Ｔダイよりシートを吐出させ、２５℃の冷却ドラムにて冷却固化せしめ未延伸のシートを作成した。このシートを９５℃に加熱し、長手方向に３．０倍延伸し、引き続き幅方向に１１０℃で３．５倍に延伸し、２３０℃で幅方向に５％弛緩しつつ熱処理した後に冷却せしめて巻き取り、厚さ５μｍのポリエステルフィルムを得た。
【００５９】
次に、得られたポリエステルフィルムの片面に表面抵抗値が２Ω／□となるようにアルミニウムを真空蒸着した。その際、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た（蒸着部の幅５８ｍｍ、マージン部の幅２ｍｍの繰り返し）。次に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、左もしくは右に１ｍｍのマージンを有する全幅３０ｍｍのテープ状の巻取リールとした。
【００６０】
得られたリールの左マージンおよび右マージンのもの各１枚づつを重ね合わせて巻回し、静電容量０．１μＦのコンデンサ素子を得た。このコンデンサ素子を１３０℃、２０ｋｇ／ｃｍ²の温度、圧力で５分間プレスした。これに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外装としてエポキシ樹脂で硬化させ巻回型コンデンサとし、１００℃で１２時間エージングした。その後、コンデンサに直流８００Ｖにて３０秒間の電圧処理を１回行い、さらに２本リード線に印加する電極の正負を逆転させてもう１回行いコンデンサの評価を行った。フィルム物性およびコンデンサの評価結果を表１に示す。
【００６１】
実施例１
長手方向の延伸を１１０℃で２倍に延伸し、さらに８５℃に冷却して２．３倍延伸し、次いで幅方向の延伸を９０℃で４．４倍に延伸し巻き取ったポリエステルフィルムを６０℃で４８時間エージングを行ったこと以外は比較例１と同様にコンデンサを作製した。フィルム物性およびコンデンサの評価結果を表１に示す。
【００６２】
実施例２
長手方向及び幅方向に延伸後、再度長手方向に１２０℃で１．８５倍延伸し、次いで幅方向に１２５℃にて１．２倍延伸し、２３０℃で幅方向に５％弛緩しつつ熱処理した後に冷却せしめて巻き取ったポリエステルフィルムを用い、かつ巻き取ったポリエステルフィルムを６０℃で８時間エージングを行った以外は比較例１と同様にコンデンサを作製した。フィルム物性およびコンデンサの評価結果を表１に示す。
【００６３】
実施例３
長手方向及び幅方向に延伸後、再度長手方向に１２０℃で１．８５倍延伸し、次いで幅方向に１２５℃にて１．２倍延伸したこと以外は比較例１と同様にコンデンサを作製した。フィルム物性およびコンデンサの評価結果を表１に示す。
【００６４】
実施例４
ポリエステルフィルムのポリエステルとして平均粒径が１．１μｍの凝集シリカを０．０１％添加した固有粘度が０．６５のエチレンテレフタレート単独縮重合体のポリエチレンテレフタレートを用い、長手方向の延伸を１１０℃で２倍に延伸し、さらに８５℃に冷却して２．３倍延伸し、次いで幅方向の延伸を９０℃で４．２倍に延伸したこと以外は比較例１と同様にコンデンサを作製した。フィルム物性およびコンデンサの評価結果を表１に示す。
【００６６】
比較例２
長手方向の延伸倍率を３．３倍に延伸し、幅方向の延伸倍率を４．６倍にしたこと以外は比較例１と同様にコンデンサを作製した。フィルム物性およびコンデンサの評価結果を表１に示す。
【００６７】
比較例３
長手方向の延伸倍率を３．８倍にし、幅方向の延伸倍率を３．７倍にしたこと以外は比較例１と同様にコンデンサを作製した。フィルム物性およびコンデンサの評価結果を表１に示す。
【００６８】
比較例４
長手方向の延伸倍率を３．５倍に延伸し、幅方向の延伸倍率を４倍にしたこと以外は比較例１と同様にコンデンサを作製した。フィルム物性およびコンデンサの評価結果を表１に示す。
【００６９】
【表１】

【００７０】
【発明の効果】
本発明のコンデンサ用ポリエステルフィルムによれば、コンデンサとしたときの絶縁抵抗及び耐電圧性にも優れた安全性の高いコンデンサとすることができる。また、コンデンサの誘電体として従来比で薄膜化したポリエステルフィルムを使用することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polyester film and a film capacitor for a capacitor, and more particularly to a polyester film and a film capacitor having polyethylene terephthalate as a main component, which is preferably used as a dielectric of the capacitor, and more specifically, withstand voltage and insulation resistance. The present invention relates to a polyester film having polyethylene terephthalate as a main component and a film capacitor using the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, polyester films have been widely used as dielectrics for capacitors because they have excellent mechanical properties, heat resistance, and electrical properties.
[0003]
When a polyester film is used as a capacitor dielectric, it is usually wound together with a metal foil, rolled into a metalized polyester film with a metal layer on the surface of the polyester film, or laminated in order to have a compact shape. After creating the capacitor, the capacitor is created by pressing, impregnating with insulating oil and embedding with resin or housing in a case, and aged at a certain temperature for stabilization of electrical characteristics (mainly capacitance) .
[0004]
As described above, when a polyester film is used as a dielectric of a capacitor, the polyester film is subjected to various thermal and mechanical stress histories until the capacitor is completed. As a result, the completed capacitor may have deteriorated from the capacitor characteristics expected from the excellent insulation resistance and voltage resistance inherent in the polyester film material. Capacitors with deteriorated capacitor characteristics are disposed of as rejected products by electrical inspection, but when the reject rate increases, not only does the manufacturing cost increase, but the capacitors are shipped as acceptable products. However, there is a high possibility that it inherently contains seeds that potentially deteriorate the function, and it may be difficult to say that the capacitor is excellent in safety.
[0005]
As a recent trend, when an abnormality occurs in a product after shipment, the responsibility of the manufacturer is increasingly being questioned, so the capacitor manufacturer has to deal with it by strengthening electrical inspection. More and more, a vicious cycle of increasing the rejection rate at the time of production is occurring.
[0006]
Under these circumstances, capacitor manufacturers are making daily improvements to capacitor manufacturing conditions in order to reduce costs. For example, in a press process after winding a reel under the manufacturing conditions of a wound capacitor, the press temperature is set high or the press pressure is set high. Not only is there an advantage that the time required for the process can be shortened by setting the press temperature and pressure high, but also defective products that are thought to be caused mainly by insufficient press (for example, the shape after press is distorted) Even if it is considered to be a non-defective product or a non-defective product, there is an effect of reducing the ratio of the product whose shape after pressing is not stable in the subsequent steps.
[0007]
However, when severe pressing conditions are adopted from the viewpoint of the film, the shape defect rate after pressing can be reduced, but the completed capacitors with a deteriorated voltage resistance and insulation resistance are drastically increased. In addition, there is a problem that the insulation resistance and the withstand voltage are deteriorated because thermal stress is applied during aging performed to stabilize the electrical characteristics.
[0008]
That is, a polyester film used as a capacitor dielectric is required to have no deterioration in the voltage resistance and insulation resistance of the completed capacitor.
[0009]
In order to solve such problems, Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-64753 has a high F5 value in the vertical direction and regulates the number of protrusions on the film surface, thereby suppressing elongation due to tension during winding, A polyester film for capacitor dielectrics having excellent crushability is disclosed.
[0010]
JP-A-57-22021 also has a high F5 value in the longitudinal direction, contains specific cross-linked polymer particles, suppresses elongation due to tension during winding, and reduces the particle size during film formation stretching. Disclosed is a polyester film for a capacitor dielectric that can be prevented from being destroyed and therefore does not have a reduced withstand voltage or CR value.
[0011]
Furthermore, in JP-A-3-246814, the sum of the F5 value in the longitudinal direction and the transverse direction is high, and by containing specific crosslinked polymer particles, the elongation due to the tension during winding is suppressed, and the winding property is A polyester film for capacitor dielectrics having excellent crushability is disclosed.
[0012]
Furthermore, in JP-A-2-251538 and JP-A-2-252226, the birefringence of the film is specified to strengthen the film in the longitudinal direction, and by incorporating specific particles, the tension during winding is determined. There is disclosed a polyester film for a capacitor that suppresses the elongation due to, and is excellent in winding property and crushing property.
[0013]
Furthermore, in JP-A-2-207517, the birefringence of the film, the F5 value in the longitudinal direction and the heat shrinkage rate are regulated to suppress the elongation due to the tension at the time of winding, and the winding property and the crushing property are excellent. Further, a polyester film for a capacitor is disclosed.
[0014]
However, as proposed in these films, a film that simply adopts a stretching method that strengthens the longitudinal direction of the film and suppresses elongation against tension, heat was applied above the glass transition temperature of the film, such as the press temperature. When there is not enough room to cause moderate thermal deformation, it becomes impossible to press uniformly, the defective rate of the press shape cannot be suppressed, many defective products with poor dielectric loss occur, and productivity is reduced It was.
[0015]
On the other hand, from the viewpoints of downsizing of capacitors, increase in capacitance, and cost reduction, there is a strong demand for thinner dielectrics. As an advantage of thinning, for example, a capacitor element having a rated voltage of 500 V and a capacitance of 0.1 μF using a polyester film having a thickness of 5.0 μm as a dielectric, the thickness of the polyester film serving as a dielectric is 4.5 μm. Since the capacitance is inversely proportional to the thickness of the dielectric, when manufacturing capacitor elements having the same capacitance, the volume of the capacitor element can be reduced by about 19%. On the other hand, if capacitor elements having the same volume of the capacitor element are manufactured, the capacitance can be increased to 1.2 times. However, there is a drawback that the rated voltage of 500V cannot be guaranteed because the withstand voltage is lowered by the thinning.
[0016]
As described above, in order to realize the thin film of the polyester film as the dielectric, it is required to improve the voltage resistance enough to compensate for the decrease in the voltage resistance due to the thin film. When improving the withstand voltage, the withstand voltage of the polyester film before processing into a capacitor is improved, and the withstand voltage is unlikely to decrease due to thermal stress or mechanical stress during capacitor processing. There is a need to.
[0017]
For the purpose of improving the voltage resistance, Japanese Patent Laid-Open Nos. 51-66394, 53-12167, 55-21157, 55-22826, 55-158619 JP, 57-119923, JP 62-259304, JP 63-61028, JP 63-141308, JP 63-255909, JP In JP-A-63-316419, JP-A-64-1217, JP-A-1-117309, JP-A-2-272713, there is a proposal for a film having a specific surface structure by specific particles or coating, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 53-147774 proposes changing the heat setting temperature between the front and back of the film, and Japanese Laid-Open Patent Publication No. 61-107610 discloses a film filling method. Polyester film has been proposed capacitor having both workability and electrical properties by defining the average refractive index of the longitudinal F5 value and degree of planar orientation.
[0018]
However, the publications proposed in these documents cannot achieve both reduction of the defective rate of insulation resistance and improvement of voltage resistance.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
The present inventors have found that if the polyester film has a specific thermal strain and refractive index, the insulation resistance and voltage resistance of the capacitor obtained as a product can hardly be lowered. It has come.
[0020]
That is, the subject of this invention is providing the polyester film which can reduce the deterioration of the insulation resistance and withstand voltage property of the capacitor | condenser manufactured on severe conditions.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention is a biaxially oriented film mainly composed of polyethylene terephthalate in order to achieve the above-mentioned problem, and is at 120 ° C. in the longitudinal direction represented by the following formula (1) of the film. Thermal strain S₁₂₀Is in the range of 0.5 to 2.5%, and the plane orientation coefficient fn represented by the following formula (2) is 0.169 to 0.18.And the birefringence Δn represented by the following formula (3) is in the range of 0.01 to 0.04.It consists of the polyester film for capacitors characterized by this.
  S₁₂₀= (L₁₂₀-L₄₀) / L₄₀  × 100 (%) (1)
(Here L₁₂₀Is the film sample length at 120 ° C., L₄₀Is the film sample length at 40 ° C. )
  fn = (nMD + nTD) / 2−nZD (2)
(Here, nMD, nTD, and nZD are refractive indexes in the longitudinal direction, width direction, and thickness direction of the film, respectively.)
  Δn = nMD−nTD (3)
(Here, nMD and nTD are the refractive indices in the longitudinal direction and width direction of the film, respectively.)
[0022]
The film capacitor according to the present invention comprises such a polyester film for capacitors.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The polyester of the polyester film in the present invention is a polyester mainly composed of polyethylene terephthalate, and more specifically, terephthalic acid is used as a dicarboxylic acid component and polycondensation can be performed using ethylene glycol as a main component as a diol component. It is what Here, the main component means that the total amount of terephthalic acid and ethylene glycol constituting the polyethylene terephthalate is 90% by weight or more of the total, and if it is 10% by weight or less, the third component is copolymerized or blended. May be.
[0024]
As the copolymer component, dicarboxylic acid components other than terephthalic acid and diol components other than ethylene glycol are preferably used.
[0025]
The dicarboxylic acid component used as the copolymerization component includes isophthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, adipic acid, trimethyladipic acid, sebacic acid, malonic acid, dimethylmalonic acid, succinic acid, glutaric acid, pimelic acid, 2 1,2-dimethylglutaric acid, azelaic acid, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, 1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-naphthal Acid, diphenic acid, 4,4′-oxybenzoic acid, 2,5-naphthalenedicarboxylic acid and the like can be used. Of these, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, and diphenylethanedicarboxylic acid are preferred.
[0026]
Examples of the diol component used for copolymerization include diethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, polypropylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 2,4-dimethyl-2-ethylhexane-1,3-diol Neopentyl glycol, 2-ethyl-2-butyl-1,3-propanediol, 2-ethyl-2-isobutyl-1,3-propanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2,2, 4-trimethyl-1,6-hexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohex Sandimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 2,2,4,4-tetramethyl-1,3-cyclobutanediol, 4,4′-thiodiphenol, bisphenol A, 4,4′-methylenediphenol, 4,4 ′-(2-norbornylidene) diphenol, 4,4′-dihydroxybiphenol, o-, m-, and p-dihydroxybenzene, 4,4′-isopropylidenephenol, 4,4′-isopropylidenebis (2,6-dichlorophenol), 2,5-naphthalenediol, p-xylenediol, cyclopentane-1,2-diol, cyclohexane-1,2-diol, cyclohexane-1,4-diol, etc. it can. Of these, propylene glycol, tetramethylene glycol, and cyclohexanedimethanol are preferred.
[0027]
Moreover, in addition to the dicarboxylic acid component and the diol component, oxycarboxylic acid such as p-oxybenzoic acid may be copolymerized. Furthermore, these are linear structures, but trivalent or higher valent ester forming components are used. Branched polyester can also be obtained.
[0028]
Examples of the blend include homopolyesters other than polyethylene terephthalate, copolymerized polyesters, polycarbonate resins, acrylic resins, polyolefin resins, and the like.
[0029]
The intrinsic viscosity of the polyester used in the present invention is preferably 0.5 dl / g or more, more preferably 0.55 dl / g or more in terms of voltage resistance and mechanical properties for capacitors, and film forming properties and recoverability. Is also preferable.
[0030]
Inactive particles may be added to the polyester used in the present invention. Examples of the inert particles include inorganic fillers such as silica, alumina, calcium carbonate, calcium phosphate, barium sulfate, magnesium oxide, zinc oxide, titanium oxide, and organic. Examples thereof include polymer particles (for example, crosslinked polystyrene particles and acrylic particles).
[0031]
Furthermore, if necessary, flame retardants, heat stabilizers, plasticizers, antioxidants, ultraviolet absorbers, antistatic agents, pigments, fatty acid esters, organic lubricants such as waxes, etc. may be blended. You may use together.
[0032]
The polyester film in the present invention needs to be biaxially stretched from the viewpoints of mechanical properties, electrical properties, and productivity.
[0033]
As the biaxial stretching method, any of the stretching methods such as the simultaneous inflation biaxial stretching method, the stenter simultaneous biaxial stretching method, and the stenter sequential biaxial stretching method may be adopted. From the viewpoint of film formation stability and thickness uniformity. The stenter sequential biaxial stretching method is preferred.
[0034]
The polyester film in the present invention is capable of reducing the deterioration of the insulation resistance of the manufactured capacitor, which is the main object of the present invention, and improving the voltage resistance, so that the polyester film at 120 ° C. in the longitudinal direction represented by the following formula (1). Thermal strain S₁₂₀Must be 0.5% or more and 2.5% or less.
S₁₂₀= (L₁₂₀-L₄₀) / L₄₀  × 100 (%) (1)
(Here L₁₂₀Is the film sample length at 120 ° C., L₄₀Is the film sample length at 40 ° C. )
[0035]
S₁₂₀If it is less than 0.5%, the hot pressing is insufficient and the shape of the capacitor becomes non-uniform, resulting in a defective product in terms of shape. On the other hand, if it exceeds 2.5%, the insulation resistance and the voltage resistance deteriorate. Thermal strain S at 120 ° C in the longitudinal direction of the polyester film₁₂₀Is more preferably 1.0 to 1.8%. Thermal strain S at 120 ° C in the longitudinal direction of the polyester film₁₂₀Is not particularly limited, but a film forming method in which the draw ratio is as high as possible, a film forming method in which the film is not excessively stretched in one direction of the longitudinal direction or the width direction, or These combinations are preferably employed.
[0036]
In the present invention, from the viewpoint of insulation resistance and voltage resistance, the plane orientation coefficient fn represented by the following formula (2) needs to be in the range of 0.169 to 0.18. If the plane orientation coefficient fn is less than 0.169, insulation resistance and voltage resistance are insufficient, and if the plane orientation coefficient fn exceeds 0.18, the polyester film is frequently broken and the productivity is lowered. A more preferable range of the plane orientation coefficient fn is 0.171 to 0.178.
fn = (nMD + nTD) / 2−nZD (2)
(Here, nMD, nTD, and nZD are refractive indexes in the longitudinal direction, width direction, and thickness direction of the film, respectively.)
[0037]
  The polyester film of the present invention has a birefringence Δn represented by the following formula (3) in the range of 0.01 to 0.04 in order to improve the voltage resistance.is necessary.
  Δn = nMD−nTD (3)
(Here, nMD and nTD are the refractive indices in the longitudinal direction and width direction of the film, respectively.)
[0038]
When the birefringence Δn is less than 0.01, the withstand voltage may be deteriorated because the orientation of the polymer chain in the film longitudinal direction is insufficient, and when it exceeds 0.04, the orientation of the polymer chain is balanced. There is a case where the voltage resistance is deteriorated and the insulation resistance is deteriorated. A more preferable range of the birefringence Δn is 0.015 to 0.03.
[0039]
Aging of the polyester film obtained in the present invention at 40 to 80 ° C. is preferable from the viewpoint of further stabilizing the insulation resistance and voltage resistance. The reason for this is not clear, but it is thought that the free volume of amorphous chains in the film is relaxed by aging, and insulation defects are reduced. The time for aging is preferably 10 hours or more from the viewpoint of improving the insulation resistance, and more preferably 24 hours or more.
[0040]
When the polyester film of the present invention is measured with a differential scanning calorimeter, it preferably has an endothermic peak at 70 to 120 ° C, more preferably an endothermic peak at 90 to 110 ° C. This is because the endothermic peak appears when heat treatment is performed at 40 to 80 ° C. for 10 hours or longer, and the effect of the heat treatment can be confirmed thermally. Moreover, it is preferable that the heat quantity of the endothermic peak is 0.05 to 1 J / g because the insulation resistance and voltage resistance of the capacitor are further improved. If the amount of heat at the endothermic peak is less than 0.05 J / g, the insulation resistance and voltage resistance may not be improved. This makes it difficult to produce a capacitor element. The amount of heat at the endothermic peak is more preferably 0.1 to 0.8 J / g.
[0041]
The surface of the polyester film of the present invention has a center line average surface roughness Ra in the range of 10 to 90 nm from the viewpoints of handleability, slipperiness, anti-blocking properties, capacitor element pressability, voltage resistance, and self-heeling properties. It is preferable that the range is 20 to 80 nm.
[0042]
The polyester film of the present invention is preferably used for a capacitor as a metallized polyester film having a metal layer on at least one side in order to maximize the effect of improving the insulation resistance of the present invention. In a foil wound capacitor in which the polyester film of the present invention is used as a winding capacitor together with a metal foil, the insulation resistance may be stabilized without using the polyester film of the present invention.
[0043]
The method for providing the metal layer on at least one surface of the polyester film of the present invention includes, but is not limited to, a vacuum deposition method and a sputtering method. However, the vacuum deposition method is preferably employed from the viewpoint of economy. In the vacuum deposition method, a metal from an evaporation source is deposited on a polyester film in close contact with a cooling roll in a vacuum, and a metal layer is formed on the polyester film.
[0044]
Examples of the evaporation source include a resistance heating type boat type, a crucible type by radiation or high frequency heating, and a type by electron beam heating, but are not particularly limited.
[0045]
A metal such as Al, Zn, Mg, or Sn is preferable as the metal used for the vapor deposition, but Ti, In, Cr, Ni, Cu, Pb, Fe, or the like can also be used. These metals are preferably processed into a granular, rod-shaped, tablet-shaped, wire-shaped or crucible shape with a purity of 99% or more, desirably 99.5% or more.
[0046]
In the case of this vapor deposition, aluminum is particularly preferable from the viewpoint of productivity and cost, and aluminum is vapor-deposited on at least one surface to provide an aluminum metal layer. At this time, for example, nickel, copper, gold, Other metal components such as silver, chromium, zinc can also be deposited.
[0047]
Next, although the manufacturing method of the polyester film of this invention is demonstrated, this invention is not necessarily limited to this.
First, the raw material polyester is melt-extruded with an extruder, cooled and cast below the glass transition point on a cooling roll, heated to a glass transition point Tg or higher, and then stretched 2.8 to 7.5 times in the longitudinal direction. Further, after preheating in a temperature range from Tg of the base polyester to 120 ° C. with a stenter, the base polyester is stretched in the width direction 3 to 12 times, and is relaxed as necessary, and a temperature below the melting point of the base polyester, preferably 200. Manufactured by heat-setting in a range of ˜250 ° C. and winding. Thermal strain S₁₂₀In order to make the birefringence Δn within the range of the present invention, a method of stretching in the longitudinal direction in several steps stepwise, or stretching in the width direction and then stretching in the longitudinal direction and the width direction is preferably used. .
[0048]
Next, in the case of a metalized polyester film, aluminum is vapor-deposited on at least one side to provide an aluminum vapor-deposited film that becomes the internal electrode of the capacitor. At this time, for example, nickel, copper, gold, silver, Other metal components such as chromium and zinc can also be deposited. In addition, a protective layer can be provided on the deposited film with oil or the like. The thickness of the deposited aluminum film is preferably 20 to 100 nm (or 1 to 5 Ω / □ in terms of surface electrical resistance) from the viewpoint of the electrical characteristics and self-heeling properties of the capacitor.
[0049]
If necessary, aging treatment can be performed at a specific temperature after vapor deposition, or heat treatment can be performed offline again. The metallized film can also be coated on at least one side for insulation or other purposes.
[0050]
The film thus obtained can be laminated or wound by a known method to obtain a film capacitor. To illustrate a wound film capacitor, aluminum is vacuum deposited on both sides of the film to be metallized. At that time, the vapor deposition is performed in a stripe shape having a margin portion running in the longitudinal direction (the vapor deposition is performed by shifting the patterns of the front surface and the back surface alternately). Next, a tape-shaped take-up reel with a blade in the center of each vapor deposition part and the center of each margin part on the front surface and slitting, with the front surface having a margin on one side and the back surface having a margin on the opposite side. To do. The obtained reel and one laminated film that is not metallized are overlapped and wound so that the metallized film protrudes from the laminated film in the width direction, and a wound body is obtained. The core material is removed from the wound body and pressed, and metallized particles are sprayed on both end surfaces to form external electrodes, and lead wires are welded to the metallized particles to obtain a wound capacitor element.
[0051]
The characteristic value measurement method and evaluation method in the present invention are as follows.
(1) Thermal strain S₁₂₀
Using a measurement module TM-9400 manufactured by Vacuum Riko Co., Ltd. and the company's thermal analysis system MTS-9000 as a data analysis device, a film sample was sampled in a strip shape long in the longitudinal direction of the film having a width of 5 mm, and in the longitudinal direction. The temperature was raised from room temperature at a heating rate of 10 ° C./min with a constant load of 19.6 MPa. At this time, the film sample length L at 40 ° C.₄₀And film sample length L at 120 ° C₁₂₀And the thermal strain S₁₂₀Was calculated.
S₁₂₀= (L₁₂₀-L₄₀) / L₄₀  × 100 (%) (1)
[0052]
(2) Plane orientation coefficient fn, birefringence Δn
In accordance with the method defined in JIS-K7105, the refractive index in the longitudinal direction, the width direction, and the thickness direction was measured using an Abbe refractometer using sodium D line as a light source (referred to as nMD, nTD, and nZD, respectively). Here, the mount solution was methylene iodide, and the measurement was performed at 25 ° C. and 65% RH. Next, the plane orientation coefficient fn was calculated from the following formula (2), and the birefringence Δn was calculated from the following formula (3).
Plane orientation coefficient fn = (nMD + nTD) / 2-nZD (2)
Birefringence Δn = nTD−nMD (3)
[0053]
(3) Measurement with a differential scanning calorimeter
Using a DSC (RDC220) manufactured by Seiko Denshi Kogyo as a differential scanning calorimeter and a disk station (SSC / 5200) manufactured by Seiko Instruments Inc. as a data analysis device, about 10 mg of a film sample is mounted on an aluminum pan and heated from room temperature. The temperature was raised at a rate of 40 ° C./min. At this time, it was confirmed whether or not an endothermic peak was observed at 70 to 120 ° C.
Moreover, about the thing in which the endothermic peak was observed, the calorie | heat amount was computed from the peak area. The peak area is the area from the baseline to the absorption side when the temperature rises, until the temperature continues to rise and returns to the baseline, and the area A is obtained by connecting the temperature starting from the deviation to the end position with a straight line. It was. Under the same conditions, measurement was performed with In (indium) weighed to the same weight as the film sample, and the area B was determined.
Endothermic peak heat (J / g) = 28.5 × A / B
[0054]
(4) Intrinsic viscosity
The value calculated from the following equation from the solution viscosity measured at 25 ° C. in orthochlorophenol was used. That is,
ηsp / C = [η] + 2K [η] C
Here, ηsp = (solution viscosity / solvent viscosity) -1, C is the dissolved polymer weight per 100 ml of solvent (g / 100 ml), K is the Huggins constant (0.343), and the solution viscosity and solvent viscosity are Ostwald viscosities. Measured with a meter.
[0055]
(5) Centerline average surface roughness Ra
It measured according to JIS-B6010.
[0056]
(6) Insulation resistance
1000 capacitors of 0.1μF were measured as 1-minute values at an applied voltage of 500V using a super insulation resistance meter 4329A manufactured by YHP in an atmosphere of 23 ° C. and 65% RH, and the insulation resistance was less than 5000 MΩ. Was determined as a defective product according to the following criteria. In the present invention, “◎”, “◯”, and “Δ” were accepted.
Less than 10 defective products: ◎
The number of defective products is 10 or more and less than 20: ○
20 or less defective products but less than 50: △
50 or more defective products: ×
[0057]
(7) Withstand voltage
With respect to 1000 capacitor samples, a voltage is applied while being boosted at a rate of 100 V / sec, and a dielectric breakdown occurs in the capacitor, and a voltage (breakdown voltage) when a current of 5 mA or more flows is measured. The obtained breakdown voltage was converted per unit thickness of the polyester film used as a dielectric, and the withstand voltage was determined as an average value of 1000 capacitor samples. When the capacity of the capacitor is large and a current of 5 mA or more flows only with the charging current, the current value is set to an appropriate value that can separate the charging current and the breakdown current. In the present invention, a capacitor having a withstand voltage of 430 V / μm or more was accepted.
[0058]
【Example】
The present invention will be described below based on examples.
Comparative Example 1
Polyethylene terephthalate, which is an ethylene terephthalate homocondensation polymer having an intrinsic viscosity of 0.65, to which 0.1% of agglomerated silica having an average particle diameter of 1.1 μm is added as a polyester of a polyester film, is vacuum-dried at 180 ° C. and then extruded. It was supplied to a machine, melted at 285 ° C., discharged from a T-die, and cooled and solidified with a cooling drum at 25 ° C. to prepare an unstretched sheet. This sheet was heated to 95 ° C., stretched 3.0 times in the longitudinal direction, subsequently stretched 3.5 times at 110 ° C. in the width direction, and heat treated while being relaxed 5% in the width direction at 230 ° C. and then cooled. And a polyester film having a thickness of 5 μm was obtained.
[0059]
Next, aluminum was vacuum-deposited on one side of the obtained polyester film so that the surface resistance value was 2Ω / □. At that time, vapor deposition was performed in a stripe shape having a margin portion running in the longitudinal direction (repetition of a vapor deposition portion width of 58 mm and a margin portion width of 2 mm). Next, a blade was inserted into the center of each vapor deposition section and the center of each margin section and slitted to form a tape-shaped take-up reel having a total width of 30 mm with a margin of 1 mm on the left or right.
[0060]
The obtained reels of the left margin and the right margin were overlapped and wound one by one to obtain a capacitor element having a capacitance of 0.1 μF. This capacitor element is 130 ° C. and 20 kg / cm.²Was pressed at a temperature and pressure of 5 minutes. Metallicon was sprayed on both end surfaces to form an external electrode, a lead wire was welded to the metallicon, and the exterior was cured with an epoxy resin to form a wound capacitor, which was aged at 100 ° C. for 12 hours. Thereafter, the capacitor was subjected to voltage treatment for 30 seconds at a direct current of 800 V once, and the capacitor applied to the two lead wires was reversed once again to evaluate the capacitor. Table 1 shows the film physical properties and capacitor evaluation results.
[0061]
Example 1
The polyester film was stretched in the longitudinal direction at 110 ° C. twice, further cooled to 85 ° C., stretched 2.3 times, and then stretched in the width direction at 90 ° C. to 4.4 times. A capacitor was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that aging was performed at 60 ° C. for 48 hours. Table 1 shows the film physical properties and capacitor evaluation results.
[0062]
Example 2
After stretching in the longitudinal direction and the width direction, it is stretched 1.85 times in the longitudinal direction again at 120 ° C., then stretched 1.2 times in the width direction at 125 ° C., and relaxed by 5% in the width direction at 230 ° C. Then, a capacitor was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the polyester film was cooled and wound, and the wound polyester film was aged at 60 ° C. for 8 hours. Table 1 shows the film physical properties and capacitor evaluation results.
[0063]
Example 3
A capacitor was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the film was stretched in the longitudinal direction and the width direction and then stretched in the longitudinal direction at 1.85 times at 120 ° C. and then stretched in the width direction at 1.2 times at 125 ° C. . Table 1 shows the film physical properties and capacitor evaluation results.
[0064]
Example 4
Polyethylene terephthalate, an ethylene terephthalate homocondensation polymer having an intrinsic viscosity of 0.65 to which 0.01% of agglomerated silica having an average particle diameter of 1.1 μm was added as a polyester of a polyester film, was stretched at 110 ° C. at 2 ° C. A capacitor was fabricated in the same manner as in Comparative Example 1 except that the film was stretched twice, further cooled to 85 ° C. and stretched 2.3 times, and then stretched in the width direction at 90 ° C. by 4.2 times. Table 1 shows the film physical properties and capacitor evaluation results.
[0066]
Comparative Example 2
A capacitor was fabricated in the same manner as in Comparative Example 1 except that the stretching ratio in the longitudinal direction was 3.3 times and the stretching ratio in the width direction was 4.6 times. Table 1 shows the film physical properties and capacitor evaluation results.
[0067]
Comparative Example 3
A capacitor was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the draw ratio in the longitudinal direction was 3.8 times and the draw ratio in the width direction was 3.7 times. Table 1 shows the film physical properties and capacitor evaluation results.
[0068]
Comparative Example 4
A capacitor was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the stretching ratio in the longitudinal direction was 3.5 times and the stretching ratio in the width direction was 4 times. Table 1 shows the film physical properties and capacitor evaluation results.
[0069]
[Table 1]

[0070]
【The invention's effect】
According to the polyester film for a capacitor of the present invention, a highly safe capacitor having excellent insulation resistance and voltage resistance when used as a capacitor can be obtained. Moreover, the polyester film thinned by the conventional ratio can be used as a dielectric of a capacitor | condenser.

Claims (4)

ポリエチレンテレフタレートを主成分とする二軸配向フィルムであって、該フィルムの下記式（１）で示される長手方向の１２０℃での熱歪みＳ₁₂₀が０．５〜２．５％の範囲にあり、かつ下記式（２）で示される面配向係数ｆｎが０．１６９〜０．１８の範囲にあり、かつ、下記式（３）で示される複屈折Δｎが０．０１〜０．０４の範囲にあることを特徴とするコンデンサ用ポリエステルフィルム。
Ｓ₁₂₀＝（Ｌ₁₂₀−Ｌ₄₀）／Ｌ₄₀ × １００（％） （１）
（ここでＬ₁₂₀は１２０℃でのフィルムサンプル長であり、Ｌ₄₀は４０℃でのフィルムサンプル長である。）
ｆｎ＝（ｎＭＤ＋ｎＴＤ）／２−ｎＺＤ （２）
（ここで、ｎＭＤ、ｎＴＤ、ｎＺＤはそれぞれフィルムの長手方向、幅方向、厚さ方向の屈折率である。）
Δｎ＝ｎＭＤ−ｎＴＤ （３）
（ここで、ｎＭＤとｎＴＤはそれぞれフィルムの長手方向と幅方向の屈折率である。） A biaxially oriented film composed mainly of polyethylene terephthalate, heat distortion S ₁₂₀ in the longitudinal direction of 120 ° C. represented by the following formula of the film (1) is in the range of 0.5 to 2.5 percent and plane orientation coefficient fn represented by the following formula (2) is Ri range near of from 0.169 to 0.18, and the birefringence Δn is 0.01 to 0.04 of the following formula (3) A polyester film for capacitors characterized by being in the range .
_{S 120 = (L 120 -L 40} ) / L 40 × 100 (%) (1)
(Here, L ₁₂₀ is the film sample length at 120 ° C., and L ₄₀ is the film sample length at 40 ° C.)
fn = (nMD + nTD) / 2−nZD (2)
(Here, nMD, nTD, and nZD are refractive indexes in the longitudinal direction, width direction, and thickness direction of the film, respectively.)
Δn = nMD−nTD (3)
(Here, nMD and nTD are the refractive indices in the longitudinal direction and width direction of the film, respectively.) 示差走査熱量計にて測定したときに、７０〜１２０℃において吸熱ピークを有し、該吸熱ピークの熱量が０．０５Ｊ／ｇ以上１Ｊ／ｇ未満であることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ用ポリエステルフィルム。When measured by a differential scanning calorimeter, it has an endothermic peak at 70 to 120 ° C., according to claim 1 in which the amount of heat the endothermic peak is equal to or less than 0.05 J / g or more 1 J / g Polyester film for capacitors. フィルムの少なくとも片面に金属層を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサ用ポリエステルフィルム。The polyester film for capacitors according to claim 1 or 2 , wherein a metal layer is provided on at least one surface of the film. 請求項１〜３のいずれかに記載のコンデンサ用ポリエステルフィルムを用いたフィルムコンデンサ。The film capacitor | condenser using the polyester film for capacitors in any one of Claims 1-3 .