JPH10119127A - 二軸配向ポリプロピレンフィルムおよびコンデンサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高温での耐絶縁破壊特性に優れた二軸配向ポリ
プロピレンフィルムと、高い使用温度で長期に安定して
使用できるコンデンサーが提供される。 【解決手段】アイソタクチシティが９８．５〜９９．５
％、アイソタクチックペンタッド分率が９９％を越え、
１２０℃での機械方向と幅方向の熱収縮率の和が１．５
〜３．５％、フィルムの厚みｄが２〜２０μｍ、１０５
℃での厚み当たりの絶縁破壊電圧が５８０−（２００／
ｄ０．５)（Ｖ／μｍ）以上である二軸配向ポリプロピ
レンフィルムおよびそれを用いたコンデンサー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二軸配向ポリプロ
ピレンフィルムとそれを用いたコンデンサーに関し、特
に耐熱性および耐絶縁破壊特性に優れた二軸配向ポリプ
ロピレンフィルム、およびそれを誘電体として用いた耐
熱性、耐絶縁破壊特性に優れたコンデンサーに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】二軸配向ポリプロピレンフィルムは、透
明性、光沢性などの光学的特性に優れ、さらに水蒸気バ
リア性能、優れた電気特性などにより、包装用途、コン
デンサー用途などに広範に用いられている。

【０００３】この二軸配向ポリプロピレンフィルムは、
フィルムコンデンサーの誘電体として代表的な素材の一
つであるが、もう一つの代表的素材であるポリエステル
フィルムと比較して耐熱性が低いため、コンデンサーと
しての最高使用温度が８５℃程度に制限されていた。そ
の理由は、使用温度が高温になると、フィルムの非晶
部、異物の影響等から、本来ポリプロピレンフィルムの
特長であるべき絶縁破壊強度が急激に低下してしまい、
特に長期間の使用に耐えられなくなる場合があったから
である。

【０００４】一方、電気装置の小型化に伴い、素子の密
集化および高温化が進展し、従来のポリプロピレンフィ
ルムコンデンサーの最高使用温度をさらに上昇させたい
という要求が強くなってきている。このためには、従来
のポリプロピレンフィルムコンデンサーの最高使用温度
である８５℃よりも高温でしかも長期に性能を維持する
必要があった。

【０００５】このためには（１）短時間の急速な加熱に
よる機械的変形すなわち熱収縮率が適度に小さいこと、
（２）高温でのフィルム電気特性が優れること、および
（３）電気特性の高温下での経時的な低下が小さいこと
などが求められていた。

【０００６】上記（１）の理由は、コンデンサー素子作
成時、ポリプロピレンフィルムは電極と重ねて巻き取ら
れた段階で一定温度下で熱処理が施され、適度な熱収縮
を与えて巻締まりを発生させることによる形態保持やフ
ィルム層間の空気の追い出しを行なうのが一般的である
が、熱収縮が大きすぎると素子の変形によるコンデンサ
ーの容量の低下や素子の破壊が生じる場合があったから
である。また、熱収縮率が小さすぎると巻締まりが不十
分であり、長期高温使用下での誘電正接の上昇による素
子が破壊することがあった。

【０００７】このような課題に対し、特開平６−２３６
７０９号公報には灰分が低く、沸騰ｎ−ヘプタン可溶分
が１〜１０重量％であることから加工性に優れ、室温か
ら８０℃までの電気絶縁性に優れた高分子絶縁材料が開
示されており、沸騰ｎ−ヘプタン不溶部のアイソタクチ
ックペンタッド分率が９０％以上のものが好ましいとの
示唆がある。

【０００８】また、特開平７−２５９４６号公報には同
じく沸騰ヘプタン不溶分が８０重量％以上、特に好まし
くは９６重量％以上であり、該沸騰ヘプタン不溶成分の
アイソタクチックペンタッド分率が０．９７０〜０．９
９５の範囲にあるプロピレン重合体およびこれを用いた
成形体の開示がある。

【０００９】しかし、これらに開示されたように、単に
沸騰ｎ−ヘプタン不溶分のアイソタクチックペンタッド
分率の高い二軸配向ポリプロピレンフィルムでは、本発
明の目指す８５℃を越える高温での耐絶縁破壊特性とこ
のフィルムを誘電体として用いたコンデンサー素子の長
期耐熱性が不十分であった。すなわち、上記の従来の技
術による立体規則性の高い二軸配向ポリプロピレンフィ
ルムは、沸騰ｎ−ヘプタン不溶部のアイソタクチックペ
ンタッド分率がそこそこ高いものの、ｎ−ヘプタン可溶
分のアイソタクチックペンタッド分率が低いため、フィ
ルムとしてのアイソタクチックペンタッド分率が結果と
して低く、立体規則性が不十分であった。またアイソタ
クチシティが極めて高い、いわゆる高結晶性の二軸配向
ポリプロピレンフィルムは、立体規則性が不十分である
が故に製膜性が極めて悪く、耐熱性と耐絶縁破壊特性に
優れた二軸配向ポリプロピレンフィルムを製造するため
の工業的に有用な技術として確立されるには至っていな
かった。

【００１０】これらの欠点を解消するため、特公平４−
２８７２７号公報にはアイソタクチックペンタッド分率
が０．９６０〜０．９９０の範囲にあり、かつ沸騰ｎ−
ヘキサンおよび沸騰ｎ−ヘプタンで逐次抽出した被抽出
物の全量が３．０〜６．０％とすることで成形性に優れ
た結晶性ポリプロピレンフィルムが提案されている。し
かし、このポリプロピレンフィルムはアイソタクチック
ペンタッド分率が十分ではなく、高温での耐絶縁破壊特
性が不十分であった。

【００１１】さらに特開平５−２１７７９９号公報に
は、特定の熱変形温度とヤング率を有し、結晶化度が高
く、立体規則性の良い高剛性ポリプロピレンフィルムに
金属を蒸着した高剛性蒸着金属化フィルムを用いた蒸着
フィルムコンデンサーが提案されている。しかし、ここ
での立体規則性は高々９０％程度であり、高温での絶縁
破壊特性が不十分であった。

【００１２】さらに特開平７−５０２２４号公報には、
１２０℃における熱収縮率が長さ方向で４．０％以下、
幅方向で０．８％以下である金属化ポリプロピレンフィ
ルムが開示されている。しかし、このフィルムのアイソ
タクチシティおよび立体規則性は従来のレベルのもので
あり、今後の高度な要求に対応するための、本発明の目
的である高温での耐絶縁破壊特性が必ずしも十分とはい
えなかった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、ポリプ
ロピレンフィルムのアイソタクチシティと立体規則性を
高度に制御することで、極めてアイソタクチシティの高
いポリプロピレンフィルムの製膜を可能にし、さらに適
正な製膜条件を採用することにより二軸配向ポリプロピ
レンフィルムの熱収縮率を適正化させ、従来の技術では
達成し得なかった高温での耐絶縁破壊特性を向上させ、
さらには高温での長期劣化の抑制されたコンデンサーを
得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。

【００１４】本発明の目的は、耐熱性および高温での長
期耐絶縁破壊特性に優れた二軸配向ポリプロピレンフィ
ルムを提供することにあり、さらに本発明の他の目的
は、かかる二軸配向ポリプロピレンフィルムを誘電体と
して用いた耐熱性および高温での長期耐絶縁破壊特性に
優れたコンデンサーを提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、そのアイソタ
クチシティが９８．５〜９９．５％であり、アイソタク
チックペンタッド分率が９９％を越え、１２０℃での機
械方向と幅方向の熱収縮率の和が１．５〜３．５％であ
り、フィルムの厚みｄが２〜２０μｍであり、１０５℃
での厚み当たりの絶縁破壊電圧が５８０−（２００／ｄ
^0.5)（Ｖ／μｍ）以上であることを特徴とするものであ
り、本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムには、好
適には、分子量５００以上のフェノール系の酸化防止剤
が少なくとも１種以上添加され、その好ましい含有量は
０．０３〜１重量％である。

【００１６】また、本発明の上記二軸配向ポリプロピレ
ンフィルムは、特にコンデンサー用に好適である。本発
明のコンデンサーは、かかる二軸配向ポリプロピレンフ
ィルムを誘電体として金属化した金属化二軸配向ポリプ
ロピレンフィルムを巻回または積層してなるものであ
る。

【００１７】さらに本発明のコンデンサーにおいては、
次の好ましい態様が含まれる。

【００１８】(1) １０５℃での交流絶縁破壊強度が、誘
電体として用いる二軸配向ポリプロピレンフィルムの厚
み当たりで２００Ｖ／μｍ以上であること。

【００１９】(2) 誘電体として用いる二軸配向ポリプロ
ピレンフィルムの厚み当たりで６０Ｖ／μｍの交流電圧
課電下の１０５℃での寿命が５００時間以上、より好ま
しくは１０００時間以上であること。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の二軸配向ポリプロピレン
フィルムは、主としてポリプロピレンの単独重合体から
なる二軸配向フィルムであるが、本発明の目的を阻害し
ない範囲で、他の不飽和炭化水素による共重合成分など
を含有していてもよく、また他の重合体がブレンドされ
ていてもよい。共重合成分としては、例えばエチレン、
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。
共重合量は、耐絶縁破壊特性、耐熱性の点から１ｍｏｌ
％未満、ブレンド物は１ｗｔ％未満が好ましい。

【００２１】本発明において、二軸配向ポリプロピレン
フィルムのアイソタクチシティは、特に二軸延伸時の幅
方向の延伸性の点で９９．５％以下である。ここでアイ
ソタクチシティとは、フィルムを沸騰ｎ−ヘプタンで抽
出した場合の、抽出前フィルム重量に対する不溶分の重
量の割合により定義される。アイソタクチシティが高す
ぎると、特開平６−２３６７０９号公報にあるように二
軸延伸フィルムを製造する際、延伸性が悪く、製膜が著
しく困難となる。また耐熱性、耐絶縁破壊特性のため
に、特にコンデンサー素子のための誘電体として最も重
要な特性である長期の耐熱および耐絶縁破壊特性のため
にアイソタクチシティは９８．５％以上である。このよ
うにアイソタクチシティを９８．５以上、９９．５％以
下とすることで、次に述べる高い立体規則性を有するポ
リプロピレンフィルムの製膜を可能にし、かつこれをコ
ンデンサー素子の誘電体として用いた場合に、従来にな
い長期の耐熱および耐絶縁破壊特性を発現させることが
できるのである。本発明において良好な製膜性と耐熱
性、耐絶縁破壊特性のためにより好ましいアイソタクチ
シティは９８．７〜９９．５％であり、さらには９８．
７〜９９．３％が好ましい。このようなアイソタクチシ
ティを有する二軸配向ポリプロピレンフィルムを得るに
は、原料であるポリプロピレン樹脂の沸騰ｎ−ヘプタン
に溶けやすい低分子量成分や、立体規則性の低い、いわ
ゆるアタクチックの部分の割合が適度に低いものを選択
するなどの方法を採用することができる。

【００２２】本発明において、二軸配向ポリプロピレン
フィルムの立体規則性は、１３C−ＮＭＲにより測定し
たメチル基の吸収ピークによるペンタッド分率により評
価することができる。一般的に、ポリプロピレン分子鎖
における５個の繰り返し単位（ペンタッド）の立体配座
には、ｍｍｍｍ、ｍｍｍｒ、ｒｍｍｒ、・・、ｒｒｒ
ｒ、ｍｒｒｒ、ｍｒｒｍ等がある。ここで、ｍはメソ
（ｍｅｓｏ）、ｒはラセモ（ｒａｓｅｍｏ）の立体配座
を示す。

【００２３】二軸配向ポリプロピレンフィルムのペンタ
ッド分率は、例えばＴ．Ｈａｙａｓｈｉらの報告［Ｐｏ
ｌｙｍｅｒ、２９、１３８〜１４３（１９８８）］等に
あるように、上記各立体配座を有するセグメントの比率
を１３C−ＮＭＲから求めることができる。これらのう
ち、全メチル基の吸収強度に対するｍｍｍｍの立体配座
の割合、すなわちアイソタクチックペンタッド分率（以
下ｍｍｍｍと省略する場合がある）は、ｍ（ｍｍｍｍ）
ｍ、ｍ（ｍｍｍｍ）ｒ、ｒ（ｍｍｍｍ）ｒの３つのヘプ
タッド分率の和として定義される。本発明の二軸配向ポ
リプロピレンフィルムのアイソタクチックペンタッド分
率ｍｍｍｍは、９９％を越える。このようなフィルム
は、極めて長いアイソタクチックセグメントを持つ分子
から構成されたポリプロピレンからなっているため、高
結晶性、高耐熱性、高耐絶縁破壊特性のフィルムを与え
うる。

【００２４】本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルム
のｍｍｍｍは、高耐熱性、高耐絶縁破壊特性の点で好ま
しくは９９．１％以上であり、より好ましくは９９．２
％以上であり、さらに好ましくは９９．３％以上であ
る。

【００２５】このような立体規則性を付与するには、原
料であるポリプロピレン樹脂の立体規則性を高度に制御
することが有効である。このような原料を作成する方法
としては、ポリプロピレンを重合する際の、触媒系（固
体触媒、外部添加電子供与性化合物）やこれらの純度に
より達成される。原料のポリプロピレン樹脂のｍｍｍｍ
が高いものほど二軸配向ポリプロピレンフィルムのｍｍ
ｍｍが高くなる傾向が認められるが、原料の押出系内で
の極度の熱劣化もｍｍｍｍを低下させるため、高温押出
系での原料の長時間滞留を避けるなどの構造的工夫、押
出条件が適宜選択される。

【００２６】本発明において、二軸配向ポリプロピレン
フィルムの耐熱性は、１２０℃、１５分加熱時の熱収縮
率で評価することができる。本発明の二軸配向ポリプロ
ピレンフィルムは、１２０℃、１５分間加熱時の機械方
向と幅方向の熱収縮率の和が１．５〜３．５％の範囲で
ある。熱収縮率が大きすぎると、電極としての金属層形
成時に寸法変化を起こしフィルムロールにシワが入った
り、コンデンサー素子作成時の熱による機械的変形が大
きすぎるために、フィルム中および／あるいは外部電極
との接触部にストレスが発生し、コンデンサーの容量低
下が大きくなったり、素子の破壊に至る場合がある。熱
収縮率が低すぎる場合は、コンデンサー素子作成時の熱
処理による巻締まりが不十分となり、形態保持性や容量
変化率に悪影響を及ぼす。好ましい熱収縮率は上記の和
が１．６〜３．３％であり、さらには１．７〜３％、さ
らには１．８〜２．８％、特には１．８〜２．５％の範
囲が好ましい。熱収縮率をこのような範囲とするには、
製膜時の条件が極めて重要である。

【００２７】従来のアイソタクチシティとｍｍｍｍを有
する二軸配向ポリプロピレンフィルムは、特開平７−５
０２２４号公報に記載されているように８５℃以上のキ
ャスティングドラム温度でキャストされていたのに対
し、本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは４０〜
８５℃といったより低いキャスティングドラム温度でキ
ャストされることが好適である。キャスティングドラム
温度が高すぎるとフィルムの結晶化が進行しすぎ後工程
での延伸が困難になるか、熱収縮率が大きくなりすぎ
る。また従来の二軸配向ポリプロピレンフィルムは１４
０℃以下の機械方向延伸温度と１６０℃以下の幅方向延
伸温度が採用されるのが一般的であり、これら温度を越
える延伸温度では配向が下がるために二軸配向ポリプロ
ピレンフィルムとしての弾性率を保つことが困難であっ
た。

【００２８】本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルム
では１４０〜１５０℃の機械方向延伸温度と１６０〜１
６５℃の幅方向延伸温度が、二軸配向ポリプロピレンフ
ィルムとしての弾性率を保ったまま目的とする熱収縮率
を得るために好ましく採用される。これら延伸温度が低
すぎると熱収縮率が大きくなりすぎる。さらに幅方向の
緩和をさせながらの熱処理温度は１５０〜１６０℃とす
ることも有効である。熱処理温度が低すぎると熱収縮率
が大きくなりすぎ、高すぎると熱収縮率が小さくなりす
ぎる。

【００２９】本発明において、二軸配向ポリプロピレン
フィルムの厚みは、製膜性や機械特性、電気特性の点か
ら２〜２０μｍである。フィルムの厚みが小さすぎる
と、絶縁破壊強度や機械的強度に劣る場合があり、また
金属化持に熱負けによるフィルムの損傷が発生する場合
がある。フィルムの厚みが大きすぎると均一な厚みのフ
ィルムを製膜することが困難になり、またコンデンサー
用の誘電体として用いた場合、体積当たりの容量が小さ
くなるため好ましくない。

【００３０】本発明において、二軸配向ポリプロピレン
フィルムの耐絶縁破壊特性は、１０５℃での直流の絶縁
破壊強度で評価できる。一般に二軸配向ポリプロピレン
フィルムの絶縁破壊強度は、膜厚が小さくなると単位厚
み当たりの絶縁破壊強度（Ｖ／μｍ）が小さくなる。本
発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムの１０５℃での
絶縁破壊強度は、膜厚をｄ（μｍ）とすると、５８０−
（２００／ｄ^0.5)（Ｖ／μｍ）以上である。より好まし
くは６００−（２００／ｄ^0.5)（Ｖ／μｍ）以上であ
る。１０５℃での絶縁破壊強度が低すぎると、高温での
絶縁破壊が容易に発生しコンデンサー用途として実用に
適さない場合がある。このような範囲とするためには、
フィルムの灰分と内部ヘイズをさらに減少させたり、結
晶化度を本発明の範囲内でなるべく大きくしたりするこ
とで達成できる。

【００３１】本発明において、二軸配向ポリプロピレン
フィルムに使用される立体規則性に優れたポリプロピレ
ンの極限粘度は、特に限定されないが、製膜性の点から
１〜１０ｄｌ／ｇの範囲のものが好ましい。また、２３
０℃、２．１６ｋｇ加重におけるメルトフローレートは
製膜性の点から２〜５ｇ／１０分のものが好ましい。極
限粘度やメルトフローレート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。

【００３２】ポリプロピレンの重合過程においては金属
を含む化合物を触媒として用い、必要に応じ、重合後に
この残磋を除去することが一般的であるが、この残磋は
樹脂を完全に燃焼させた残りの金属酸化物の量を求める
ことで評価でき、本発明ではこれを灰分と呼ぶ。本発明
の二軸配向ポリプロピレンフィルムの灰分は３０ｐｐｍ
以下であることが好ましく、より好ましくは２５ｐｐｍ
以下であり、さらに好ましくは２０ｐｐｍ以下である。
灰分が多すぎると、そのフィルムの耐絶縁破壊特性が低
下し、これを用いたコンデンサーの絶縁破壊強度が低下
する場合がある。灰分をこの範囲とするには、触媒残磋
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時間以上かけるなどの方法を採用すること
ができる。

【００３３】本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルム
の表面粗さは目的に応じて適宜選択されるが、金属化フ
ィルムコンデンサー用途としては中心線平均粗さで０．
０２〜０．２μｍの範囲が好ましい。中心線平均粗さが
大きすぎると、フィルムを積層した場合に層間に空気が
入りコンデンサー素子の劣化に繋がる場合がある。逆に
小さすぎるとフィルムの滑りが悪くなり、ハンドリング
性に劣る場合がある。油含浸用途のためには、中心線平
均粗さで０．１〜０．８μｍの範囲が好ましい。

【００３４】本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルム
には、公知の添加剤、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、粘度調整剤や着色防止剤などを含有させてもよ
い。

【００３５】これらの中で、酸化防止剤の種類および添
加量の選定は、長期耐熱性にとって重要である。本発明
の二軸配向ポリプロピレンフィルムに添加される好まし
い酸化防止剤は立体障害性を有するフェノール性のもの
で、そのうち少なくとも１種は分子量５００以上の高分
子量型のものが溶融押し時の飛散防止のために好まし
い。こ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（ＢＨ
Ｔ：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（例えばチバガイギー
社製Irganox1330：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（例えばチバ
ガイギー社製Irganox1010：分子量１１７７．７）等を
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重量％
（３００〜１００００ｐｐｍ）の範囲が好ましい。総含
有量が少ないと長期耐熱性に劣る場合があり、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、コンデンサー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重
量％であり、さらに好ましくは０．２〜０．８重量％で
ある。

【００３６】本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルム
には、その少なくとも一面に金属層を形成する面に、接
着力を高めるためコロナ放電処理あるいはプラズマ処理
を行なうことが好ましい。コロナ放電処理は公知の方法
を用いることができるが、処理に際し、雰囲気ガスとし
て空気、炭酸ガス、窒素ガスおよびこれらの混合ガス中
での処理が好ましい。またプラズマ処理は、種々の気体
をプラズマ状態におき、フィルム表面を化学変成させる
方法を採用することができ、例えば特開昭５９−９８１
４０号公報に記載されている方法などがある。

【００３７】本発明のコンデンサーに誘電体材料として
使用する二軸配向ポリプロピレンフィルムは、電極とし
て用いる金属箔と共に巻回したものでもよく、電極とし
て予め金属化を行なったものでもよいが、コンデンサー
素子の小型化のためには金属化を行い巻回したものがよ
り好ましい。

【００３８】本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルム
に金属層を形成し金属化する場合の金属は、特に限定さ
れることはないが、アルミニウム、亜鉛、銅、錫、銀や
ニッケル等を単独または併用して使用することが金属化
層の耐久性、生産性の点で好ましい。本発明の二軸配向
ポリプロピレンフィルムに金属層を形成する方法は、真
空蒸着法、スパッタリング法やイオンビーム法等が挙げ
られるが、特に限定されない。

【００３９】本発明において，金属化フィルムの膜抵抗
値は１〜４０Ω／□の範囲が好ましく採用される。より
好ましくは１．２〜３０Ω／□である。膜抵抗値が小さ
すぎると、蒸着膜の厚みが厚く蒸着時に熱負けが生じア
バタ状の表面欠点や４μｍ前後の薄いフィルムでは穴ア
キ等が発生することがある。膜抵抗値が大きすぎると課
電時に蒸着膜のクリアリングが生じたとき、膜の消失が
生じやすく、容量変化が大きくなることがある。膜抵抗
値をこの範囲とするには、蒸着時の膜抵抗値のモニター
により制御する方法が好ましく採用される。

【００４０】本発明において、二軸配向ポリプロピレン
フィルムに金属層を形成するときに設けられるマージン
（電気絶縁目的などにより金属層を形成する面に設けら
れる金属層のない部分）の仕様は、通常タイプ以外にヒ
ューズ機構を設けた種々のものなど目的に応じて採用で
き、特に限定されることはない。

【００４１】本発明のコンデンサーの形式は、乾式や、
油浸式等が挙げられるが、特に限定されることはない。

【００４２】本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルム
を誘電体として用いたフィルムコンデンサーの１０５℃
での交流絶縁破壊強度は、単位厚み当たり２００Ｖ／μ
ｍ以上であることが好ましい。ポリプロピレンフィルム
コンデンサーの定格電圧は通常４５〜５０Ｖ／μｍであ
り、安全性を考慮してこの４倍以上の値が好ましいから
である。さらに好ましくは２１０Ｖ／μｍ以上である。
フィルムコンデンサーの絶縁破壊強度をこの範囲とする
には、コンデンサーへの加工時でのシワや傷の発生を避
けることなどが有効である。

【００４３】本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルム
を誘電体として用いたフィルムコンデンサーの１０５℃
での単位厚み当たり６０Ｖ／μｍ（定格電圧の１．２〜
１．３倍）の交流電圧課電下での寿命は、コンデンサー
が装填された装置の保証期間の点で５００時間以上であ
ることが好ましく、さらに好ましくは１０００時間以上
である。寿命をこの範囲とするには、適正な量の酸化防
止剤を添加すること、コンデンサーへの加工時で１００
℃程度の熱処理を行なうこと、シワや傷の発生を避ける
こと、エポキシ樹脂包埋や樹脂やオイル含浸の後金属缶
内への封印など（外装）により外気との接触を遮断する
ことなどが有効である。

【００４４】次に本発明の二軸配向ポリプロピレンフィ
ルムおよびそれからなるコンデンサーの製造方法を以下
に説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。

【００４５】まず、ポリプロピレン原料を押出機に供給
し、加熱溶融し、濾過フィルターを通した後、２２０〜
３２０℃の温度でスリット状口金から溶融押出し、４０
〜８５℃の温度に保たれたキャスティングドラムに巻き
付けて冷却固化せしめ、未延伸フィルムを作る。

【００４６】次に、この未延伸フィルムを二軸延伸して
二軸配向せしめる。延伸方法としては逐次二軸延伸方法
が好ましい。逐次延伸方法としては、まず未延伸フィル
ムを１２０〜１５０℃に保たれたロールに通して予熱
し、引き続きこのシートを１４０℃〜１５０℃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２〜６
倍に延伸し、ただちに室温に冷却する。ここで、本発明
のｍｍｍｍが９９％を越える二軸配向ポリプロピレンフ
ィルムは、予熱温度１３０℃以下、延伸温度１４０℃以
下では熱量が不足して延伸ムラを起こしたり破けて製膜
できない場合があり、１４０℃を越える延伸温度を採用
することが重要である。引き続きその延伸フィルムをテ
ンターに導いて、１６０〜１６５℃の温度で幅方向に５
〜１０倍に延伸し、次いで幅方向に２〜２０％の弛緩を
与えつつ、１５０〜１６０℃の温度で熱固定して巻取
る。本発明において、この熱固定の温度は重要であり熱
固定温度が低すぎると熱収縮率が大きくなり、本発明の
範囲を超える場合がある。

【００４７】その後、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いワインダ
ーで巻取る。

【００４８】得られたフィルムを真空蒸着装置にセット
し、目的に応じた金属を、所定の膜抵抗に蒸着する。こ
の蒸着フィルムをスリットし、コンデンサー素子を作る
ための２リール一対の蒸着リールとする。この後、素子
状に巻回し、熱プレスして扁平状に成形し、端部の金属
溶射、リード取り出し、外装を経てコンデンサーとす
る。

【００４９】本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルム
は、上記コンデンサー用途以外に、低い熱収縮率を生か
して、蒸着、印刷、ラミネート、ヒートシールなどの加
工時の熱による変形を抑えることができるため、種々の
包装用途として、例えばこれにヒートシール層とラミネ
ートして使用でき、また粘着テープやつや出しフィルム
（プリントラミネート）などとしても好適に用いること
ができる。

【００５０】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。

【００５１】（１）アイソタクチシティ（アイソタクチ
ックインデックス：ＩＩ） 試料を６０℃以下の温度のｎ−ヘプタンで２時間抽出
し、ポリプロピレンへの添加物を除去する。その後１３
０℃で２時間真空乾燥する。これから重量Ｗ（ｍｇ）の
試料をとり、ソックスレー抽出器に入れ沸騰ｎ−ヘプタ
ンで１２時間抽出する。次に、この試料を取り出しアセ
トンで十分洗浄した後、１３０℃で６時間真空乾燥しそ
の後常温まで冷却し、重量Ｗ´（ｍｇ）を測定し、次式
で求めた。 ＩＩ＝（Ｗ´／Ｗ）×１００（％） （２）アイソタクチックペンタッド分率 試料をｏ−ジクロロベンゼンに溶解し、ＪＥＯＬ製ＪＮ
Ｍ−ＧＸ２７０装置を用い、共鳴周波数６７．９３ＭＨ
ｚで１３C−ＮＭＲを測定した。得られたスペクトルの
帰属およびペンタッド分率の計算については、Ｔ．Ｈａ
ｙａｓｈｉらが行なった方法［Ｐｏｌｙｍｅｒ，２９，
１３８〜１４３（１９８８）］に基づき、メチル基由来
のスペクトルについて、ｍｍｍｍｍｍピークを２１．８
５５ｐｐｍとして各ピークの帰属を行ない、ピーク面積
を求めてメチル基由来全ピーク面積に対する比率を百分
率で表示した。詳細な測定条件は以下のとおりである。

【００５２】測定溶媒 ：ｏ−ジクロロベンゼン(90wt
%)／ベンゼン−Ｄ６(10wt%) 測定温度 ：１２０〜１３０℃ 共鳴周波数：６７．９３ＭＨｚ パルス幅 ：１０μｓｅｃ（４５゜パルス） パルス繰り返し時間：７．０９１ｓｅｃ データ点 ：３２Ｋ 積算回数 ：８１６８ 測定モード：ノイズデカップリング （３）熱収縮率 フィルムを機械方向と幅方向にそれぞれ縦２６０ｍｍ、
横１０ｍｍにサンプリングし両端から３０ｍｍのところ
にマークを入れて、原寸（Ｌ₀ ：２００ｍｍ）とする。
このサンプルの下端に３ｇの加重をかけ、１２０℃のオ
ーブン中につるし１５分間熱処理する。その後サンプル
を取り出し、マークした長さ（Ｌ₁ ）を測定し、次式に
より熱収縮率を算出し機械方向と幅方向の和を熱収縮率
とした。 熱収縮率＝［（Ｌ₀ −Ｌ₁ ）／Ｌ₀ ］×１００（％） （４）灰分 ＪＩＳ−Ｃ−２３３０に準ずる。初期重量Ｗ₀ の二軸配
向ポリプロピレンフィルムを、白金坩堝に入れ、まずガ
スバーナーで十分に燃やした後、７５０〜８００℃の電
気炉で、約１時間処理して完全灰化し、得られた灰の重
量Ｗ₁ を測定し、下式から求めた。

【００５３】 灰分＝（Ｗ₁ /Ｗ₀ )×１００００００（ｐｐｍ） Ｗ₀ :初期重量（ｇ） Ｗ₁ :灰化重量（ｇ） （５）内部ヘイズ ＪＩＳ−Ｋ−７１０５に準じて測定し、下記式から求め
た。ただしフィルム表面の凹凸による光散乱を除去する
ために、サンプルを流動パラフィンで満たされた石英セ
ルに浸した状態で測定した。

【００５４】Ｈ＝（Ｔｄ／Ｔｔ）×１００（％） Ｈ：内部ヘイズ（％） Ｔｄ：拡散透過率 Ｔｔ：全光線透過率 （６）フィルム厚み ダイヤルゲージ式厚み計（ＪＩＳ−Ｂ−７５０３）を用
いて測定した。

【００５５】（７）フィルム絶縁破壊強度（フィルムＢ
ＤＶ） ＪＩＳ−Ｃ−２１１０に準じて測定した。陰極に厚み１
００μｍ、１０ｃｍ角のアルミ箔電極、陽極に真鍮性２
５ｍｍφの電極を用い、この間にフィルムをはさみ、春
日電気（株）製直流高圧安定化電源を用いて、２００Ｖ
／秒の速度で昇圧しながら電圧を印加し、電流が１０ｍ
Ａ以上流れた場合を絶縁破壊したものとした。その時の
電圧を測定点のフィルム厚みで割った値を絶縁破壊強度
とし、２０点測定した平均値で示した。１０５℃での測
定は、熱風オーブンに電極、サンプルをセットし、耐熱
コードで上述の電源に接続し、オーブン投入後１分で昇
圧を開始して測定した。

【００５６】（８）素子絶縁破壊強度（素子ＢＤＶ） 熱風オーブン中１０５℃に保持されたコンデンサー素子
を、春日電気（株）製直流（または交流）高圧安定化電
源に接続し、２００Ｖ／秒の速度で昇圧しながら電圧を
印加し、放電破壊により素子に電流が流れ（最大１８ア
ンペア）、破壊された時の電圧を求め、１０素子測定し
た平均値を素子ＢＤＶとした。

【００５７】（９）素子ライフテスト フィルム厚み当たり６０Ｖ／μｍの交流電圧をコンデン
サー素子に印加し、１０５℃の雰囲気で素子が破壊する
までの時間を測定した。

【００５８】

【実施例】本発明を実施例、比較例に基づいて以下に詳
細に説明する。

【００５９】（実施例１）アイソタクチックインデック
スＩＩが９８．８％、アイソタクチックペンタッド分率
ｍｍｍｍが９９．５％、灰分が１９ｐｐｍのポリプロピ
レン原料に２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール
（ＢＨＴ）０．３％、テロラキス［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（Irganox1010）０．５％を添加した
ものを押出機に供給して２８０℃の温度で溶融し、Ｔ型
口金からシート状に押出成形し、７０℃の温度のキャス
ティングドラムに巻き付けて冷却固化した。次いで、そ
のシートを１３５℃で予熱し、引き続き１４３℃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５倍
に延伸した。引き続きそのフィルムをテンターに導き、
１６２℃の温度で幅方向に１０倍延伸し、次いで幅方向
に８％の弛緩を与えながら１５８℃で熱処理を行ない５
μｍの厚みの二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。
さらに３０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ２の処理強度で大気中でコロ
ナ放電処理を行なった。得られたフィルムの灰分および
ペンタッド分率は、原料のそれらの値と差がなかった。
このフィルムを真空蒸着機にセットし、銅を核付け金属
とし、コロナ処理面に亜鉛を膜抵抗が４．０Ω／□にな
るように蒸着した。このフィルムをスリットし、全幅３
８ｍｍ、マージン幅１ｍｍの金属化フィルムを得た。得
られたフィルム一対２リールを用いて素子巻し、素子の
端面に金属溶射し、ここからリード線を取り出して容量
５μＦのコンデンサー素子を作成した。

【００６０】（実施例２）ＩＩが９８．９％、ｍｍｍｍ
が９９．１％、灰分が１８ｐｐｍのポリプロピレン原料
を用い、実施例１と同様の方法で二軸配向ポリプロピレ
ンフィルムとコンデンサー素子を得た。

【００６１】（実施例３、４）実施例１と同一原料を用
い、同一条件でフィルム厚み２．５μｍと８μｍの二軸
配向ポリプロピレンフィルムとコンデンサー素子を得
た。

【００６２】（実施例５、６、７）実施例１と同じ原料
で、酸化防止剤添加処方がＢＨＴ０．３％、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０．３％と
したもの（実施例５）、ＢＨＴのみで０．３％としたも
の（実施例６）、ＢＨＴ０．３％およびIrganox1010
１．２％としたもの（実施例７）を用い、実施例１と同
様の方法で二軸配向ポリプロピレンフィルムとコンデン
サー素子を得た。

【００６３】

【表１】 上記実施例１〜７の二軸配向ポリプロピレンフィルムの
特性とコンデンサー素子の特性を表１に示した。これら
はいずれもＩＩ、ｍｍｍｍ、熱収縮率、厚み、絶縁破壊
強度が本発明の範囲内であり、この結果コンデンサー素
子による高い絶縁破壊強度、および十分な素子ライフが
得られた。なお実施例６については分子量が５００以上
のフェノール系の酸化防止剤の添加量が０％であり、素
子ライフがやや劣ったものとなった。同様に、実施例７
においては、同酸化防止剤の添加量が１％を越え、素子
巻き性の悪化から素子破壊電圧および素子ライフ共にや
や劣ったものとなった。

【００６４】（比較例１）ＩＩが９８．３％、ｍｍｍｍ
が９８％、灰分が１９ｐｐｍで実施例１と同様の酸化防
止剤処方としたポリプロピレン原料を用い、キャスティ
ングドラム温度を８５℃とした以外は実施例１と同様の
方法で二軸配向ポリプロピレンフィルムとコンデンサー
素子を得た。この特性を同じく表１に示した。ＩＩおよ
びｍｍｍｍが本発明の範囲外であったが、熱収縮率はと
もに本発明の範囲内となった。フィルムの絶縁破壊強度
が不十分であり、コンデンサー素子としての絶縁破壊強
度および素子ライフも不十分であった。特性を表１に示
した。

【００６５】（比較例２）ＩＩが９９．７％、ｍｍｍｍ
が９９．２％、灰分が２２ｐｐｍのポリプロピレン原料
を用い、実施例１の条件で製膜しようとしたがフィルム
破れにより製膜が不可能であったため、３０℃のキャス
ティングドラム温度、１５３℃の縦延伸温度、１６７℃
の横延伸温度として製膜した。実施例１と同様の方法で
コンデンサー素子を得た。この特性を表１に示した。Ｉ
Ｉが本発明の上限を越えており、熱収縮率は本発明の範
囲となったが、内部ヘイズが０．６％と大きくなりボイ
ドが発生したためにフィルムの絶縁破壊強度が不十分で
ありコンデンサー素子としての絶縁破壊強度および素子
ライフも不十分であった。

【００６６】（比較例３）実施例１と同様のポリプロピ
レン原料を用い、キャスティングドラム温度を９５℃と
した以外は実施例１と同様の条件で製膜を行ない、二軸
配向ポリプロピレンフィルムとコンデンサー素子を得
た。特性を表１に示した。熱収縮率が４．２％と大き
く、内部ヘイズが０．８％と大きくなったことから、フ
ィルムの絶縁破壊強度が不十分でありコンデンサー素子
としての絶縁破壊強度および素子ライフも不十分であっ
た。特性を表１に示した。

【００６７】（比較例４）ＩＩが９８．１％、灰分が１
５ｐｐｍであり、チタンが０．３ｐｐｍ、塩素分が０．
４ｐｐｍのポリプロピレン原料を用い、実施例１と同様
の方法で二軸配向ポリプロピレンフィルムとコンデンサ
ー素子を得た。特性を表１に示した。２３℃および８０
℃での絶縁破壊強度はそれぞれ６０５Ｖ／μｍ、５２０
Ｖ／μｍと良好であったが、１０５℃での絶縁破壊強度
が３８０Ｖ／μｍと急激に低下し、素子絶縁破壊強度、
素子ライフとも不十分であった。フィルムのｎ−ヘプタ
ン不溶分のｍｍｍｍを測定したところ９９．３％と非常
に高い値を示したが、フィルムのｍｍｍｍは９８．３％
であった。

【００６８】（比較例５）実施例１と同様のポリプロピ
レン原料を用い、実施例１と同様の方法で１．５μｍ厚
みの二軸配向ポリプロピレンフィルムを作成しコンデン
サー素子を得た。特性を表１に示した。厚みが１．５μ
ｍと本発明の範囲外であり、絶縁破壊強度、素子破壊強
度が劣ったものとなった。

【００６９】（比較例６、７）実施例１と同様の原料を
用い、熱処理温度を１４５℃（比較例８）、１６７℃
（比較例９）とした以外は実施例１と同様の条件で製膜
を行ない、二軸配向ポリプロピレンフィルムとコンデン
サー素子を得た。特性を表１に示した。それぞれの熱収
縮率は４．６％、０．９％となりフィルムの絶縁破壊強
度は実施例１と同様の値を示したが、コンデンサー素子
としての絶縁破壊強度が１４８Ｖ／μｍ、１６１Ｖ／μ
ｍ、素子ライフも４６時間、１７時間と不満足であっ
た。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、本発明による二軸配向
ポリプロピレンフィルムは、耐熱性および高温での長期
耐絶縁破壊特性に優れているため、この二軸配向ポリプ
ロピレンフィルムを誘電体として用いたコンデンサーの
使用可能温度を、従来の二軸配向ポリプロピレンフィル
ムを用いたコンデンサーの最高使用温度８５℃よりも最
高２０℃向上させることができ、これにより電気装置の
小型化、素子の密集化に対応することができる。また、
熱収縮率が小さいことを利用して、各種包装用途での加
工時の熱による変形を抑制することができ、産業上の利
用価値は極めて大きい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｋ 23:00 Ｂ２９Ｌ 7:00

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二軸配向されたポリプロピレンフィルム
   であって、該ポリプロピレンフィルムのアイソタクチシ
   ティが９８．５〜９９．５％であり、アイソタクチック
   ペンタッド分率が９９％を越え、１２０℃での機械方向
   と幅方向の熱収縮率の和が１．５〜３．５％であり、フ
   ィルムの厚みｄが２〜２０μｍであり、１０５℃での厚
   み当たりの絶縁破壊電圧が５８０−（２００／ｄ^0.5）
   （Ｖ／μｍ）以上であることを特徴とする二軸配向ポリ
   プロピレンフィルム。
2. 【請求項２】 分子量が５００以上のフェノール系の酸
   化防止剤が少なくとも１種以上添加され、該酸化防止剤
   の含有量が０．０３〜１重量％であることを特徴とする
   請求項１記載の二軸配向ポリプロピレンフィルム。
3. 【請求項３】 請求項１あるいは請求項２に記載の二軸
   配向ポリプロピレンフィルムを誘電体として用いてなる
   ことを特徴とするコンデンサー。
4. 【請求項４】 金属化した二軸配向ポリプロピレンフィ
   ルムを巻回または積層してなることを特徴とする請求項
   ３記載の金属化フィルムコンデンサー。
5. 【請求項５】 前記誘電体として用いられる二軸配向ポ
   リプロピレンフィルムの厚み当たりで、１０５℃での交
   流絶縁破壊強度が２００Ｖ／μｍ以上であることを特徴
   とする請求項３または請求項４記載のコンデンサー。
6. 【請求項６】 前記誘電体として用いられる二軸配向ポ
   リプロピレンフィルムの厚み当たりで、６０Ｖ／μｍの
   交流電圧課電下の１０５℃での寿命が５００時間以上で
   あることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれかに
   記載のコンデンサー。
7. 【請求項７】 前記誘電体として用いられる二軸配向ポ
   リプロピレンフィルムの厚み当たりで、６０Ｖ／μｍの
   交流電圧課電下の１０５℃での寿命が１０００時間以上
   であることを特徴とする請求項３〜請求項６のいずれか
   に記載のコンデンサー。