JP4174907B2 - コンデンサ用ポリエステルフィルム - Google Patents
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Description
【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。
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。) - 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。
- 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。
- 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。
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