JP3654541B2 - 耐熱性コンデンサ用ポリプロピレンフィルム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性に優れたコンデンサ用ポリプロピレンフイルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
二軸配向ポリプロピレンフィルムは工業材料、包装材料用フィルムとして広く用いれられているが、その優れた電気特性（高耐電圧、低誘電損失）をいかしてコンデンサ用途にも使用されている。一般的に、コンデンサ用ポリプロピレンフィルムは、フィルム表面に接着剤塗布、低融点ポリマ積層、あるいはコロナ放電またはプラズマ処理して、フィルム表面の接着性を改善した後、アルミニウム、亜鉛等の金属を蒸着して使用されている。このように、ポリプロピレンフィルムは、フィルムコンデンサの代表的な素材の一つであるが、高温では絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）が低下する等、耐熱性が低く、最高使用温度が９０℃以下に制限されている。
【０００３】
ポリプロピレンフィルムの耐熱性を改善する方法として、、特開平５−２１７７９９号公報には高剛性ポリプロピレンを用いたフィルム、特公平６−４２４４１号公報には高いアイソタクチックインデックスのポリプロピレンを用いたフィルム、あるいは特開平５−８４８２２号公報には灰分が５０ｐｐｍ以下であるポリプロピレンフィルムが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれのポリプロピレンフイルムも、高温での絶縁破壊電圧についての記載がなく、高温での使用に耐えられるかどうか不明であった。
【０００５】
本発明は上記従来の欠点を解消すべくなされたものであり、高温での絶縁破壊電圧の低下が抑制され、耐熱性に優れたポリプロピレンフイルムを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記した本発明の目的は、灰分が３０ｐｐｍ以下のポリプロピレンを用い、分子量５００以上の高分子量酸化防止剤を少なくとも１種類以上、０．０３〜１重量％添加した逐次二軸延伸フィルムであって、メソペンタッド分率が９８％以上であり、下記式（１）、（２）で示す特性を有することを特徴とする耐熱性コンデンサ用ポリプロピレンフィルムによって達成される。
【０００７】
Ｖ₁₀₅／Ｖ₂₅≧０．７５（１）
Ｖ ₂₅ ≧５５０Ｖ／μｍ（２）
（ただし、式中のＶ₁₀₅は１０５℃での絶縁破壊電圧値、Ｖ₂₅は２５℃での絶縁破壊電圧値である。）
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において、ポリプロピレンフィルムとは、主としてポリプロピレンからなる二軸延伸フィルムであり、基本的に他の共重合成分を含んでいない。
【０００９】
本発明において、ポリプロピレンフィルムの耐熱性は、１０５℃での絶縁破壊電圧と２５℃での絶縁破壊電圧との比（Ｖ₁₀₅ ／Ｖ₂₅）により評価することができる。なお、ここでの絶縁破壊電圧は直流での値である。
【００１０】
本発明のポリプロピレンフィルムの絶縁破壊電圧の比（Ｖ₁₀₅ ／Ｖ₂₅）は、０．７５以上である必要がある。絶縁破壊電圧の比が０．７５未満であると、該ポリプロピレンフィルムからなるコンデンサの高温での耐電圧性が低くて実用に適さなくなる場合がある。
【００１１】
本発明において、ポリプロピレンフイルム製造に用いるポリプロピレンの灰分は、３０ｐｐｍ以下であることが必要であり、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。ポリプロピレンの灰分が３０ｐｐｍを超えると、該ポリプロピレンフイルムの耐電圧性が低下する。
【００１２】
本発明において、ポリプロピレンフイルムの立体規則性の指標であるメソペンタッド分率は、９８％以上であることが必要である。メソペンダット分率が９８％未満であると、該ポリプロピレンフイルムの耐熱性、耐電圧性が低下する。
本発明において、ポリプロピレンフイルムの厚みは、特に限定されることはないが、製膜性や機械特性の点から２〜３０μｍの範囲であることが好ましい。
【００１３】
本発明において、ポリプロピレンフィルムの２５℃における絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）は、５５０Ｖ／μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは６００Ｖ／μｍ以上であり、さらに好ましくは６５０Ｖ／μｍ以上である。
【００１４】
ポリプロピレンフィルムの２５℃におけるＢＤＶが５５０Ｖ／μｍ未満であると、該フィルムからなるコンデンサの電気特性が、実用に適さなくなる場合がある。
【００１５】
本発明において、ポリプロピレンフィルムは、立体障害を有するフェノール性化合物からなる酸化防止剤を少なくとも１種類以上、好ましくは２種類以上添加し、そのうち少なくとも１種類は、分子量５００以上の高分子量酸化防止剤にする必要がある。低分子量酸化防止剤だけでは溶融押出時に飛散し、フイルムの耐熱性に効果を及ぼさなくなる。
【００１６】
本発明において、添加可能な酸化防止剤の具体例としては、２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、２，４−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノール、３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシアニソール、４，４’−ビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）２，２’−メチレン−ビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−メチレン−ビス（２−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２’−メチレン−ビス（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−メチレン−ビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２’−チオ−ビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−チオ−ビス（２−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−チオ−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、チオ−ビス（ジ−ｓｅｃ−アミルフェノール）ビス（３−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルベンジル）スルファイト、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、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、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、２，２’−ジヒドロキシ−３，３’−ジ（α−メチルシクロヘキシル）−５，５’−ジメチル−ジフェニルメタン２，５−ジ−ｔ−アミルヒドロキノン、２，５−ジ−ｔ−ブチルヒドロキノン等があげられるが、この中で２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（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（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（分子量：１１７７．７）等の高分子量酸化防止剤を併用することが好ましい。
【００１７】
本発明において、高分子酸化防止剤の添加量は、０．０３〜１重量％であることが必要である。より好ましくは０．０４〜０．９５重量％であり、さらに好ましくは０．０５〜０．９重量％である。高分子酸化防止剤の添加量が０．０３重量％未満では、ポリプロピレンフィルムの耐熱性が低下し、１重量％を超えると機械特性や電気特性が低下する。また、低分子量酸化防止剤と高分子量酸化防止剤の比率については、特に限定されることはないが、飛散やブリードアウト防止の点で、低分子量酸化防止剤の比率が酸化防止剤全体の１０〜９０％の範囲が用いられる。
【００１８】
本発明において、ポリプロピレンフィルムは、本発明の目的の範囲内で公知の添加剤、例えば結晶核剤、熱安定剤、すべり剤、帯電防止剤、ブロッキング防止剤、充填剤、粘度調整剤、着色防止剤などを含有させてもよい。
【００１９】
本発明において、ポリプロピレンフイルムは、蒸着加工工程での接着力を高めるために、フイルム表面にコロナ放電処理あるいはプラズマ処理を行うことが好ましい。コロナ放電処理は公知の方法を用いることができるが、処理をする際に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、フイルム表面を化学変成させる方法、例えば特開昭５９−９８１４０号公報に記載されている方法などがある。
【００２０】
本発明のポリプロピレンフィルムの製造方法を以下に説明するが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００２１】
ポリプロピレンからなる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、４０〜１００℃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。なお、キャスティングドラム温度が４０℃未満ではフィルムの結晶化度が小さくなる場合がある。
【００２２】
次にこの未延伸フイルムを二軸延伸し、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用いられる。逐次延伸方法としては、まず未延伸フイルムを１２０〜１５０℃に保たれたロールに通して予熱し、引き続き該シートを１００℃〜１５０℃の温度に保ち周速差を設けたロール間に通り、長手方向に２〜６倍に延伸し、ただちに室温に冷却する。引き続き該延伸フイルムをテンターに導いて、１６０℃以上の温度、好ましくは１６５〜１７０℃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、１６０〜１７０℃の温度で熱固定して巻取る。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。
【００２３】
【特性の測定方法並びに効果の評価方法】
本発明の特性値の測定方法、並びに効果の評価方法は次のとおりである。
【００２４】
（１）メソペンタッド分率（ｍｍｍｍ）
測定溶媒として１，２，４−トリクロロベンゼンを用い、¹³Ｃ−ＮＭＲを測定する。得られたスペクトルの帰属およびｍｍｍｍの計算については、Ｔ．Ｈａｙａｓｈｉらが行った方法［Ｐｏｌｙｍｅｒ，２９，１３８（１９８８）］に基づいて行い、百分率で表示した。
【００２５】
（２）灰分（Ａｓｈ）
重量Ｘ（ｇ）の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Ｘ’（ｇ）を測定し、下式から求めた。
【００２６】
Ａｓｈ＝（Ｘ’／Ｘ）×１００００００（ｐｐｍ）
【００２７】
（３）フイルム厚み
ＪＩＳ−Ｂ−７５０９に準じて、ダイヤルゲージ式厚み計を用いて測定した。（４）絶縁破壊電圧（Ｖ₂₅、Ｖ₁₀₅ ／Ｖ₂₅）
ＪＩＳ−Ｃ−２３３０に準じて測定した。下部電極は厚み１００μｍ、１０ｃｍ角のアルミ箔電極、上部電極は、周囲に半径約０．５ｍｍの丸みを持った直径約８ｍｍの真鍮製電極を用い、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、１００Ｖ／秒の速度で昇圧しながら電圧を印加し、電流が１０ｍＡ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電圧とし、室温（２５℃）と１０５℃で、各々２０点測定し、Ｖ₂₅は２５℃での平均値、Ｖ₁₀₅ ／Ｖ₂₅はそれぞれの平均値の比で示した。
【００２８】
【実施例】
本発明を実施例、比較例に基づいて説明する。
【００２９】
実施例１
灰分が１２ｐｐｍ、メソペンタッド分率が０．９９１、酸化防止剤として２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（ＢＨＴ）０．０３重量部およびテトラキス［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（チバ・ガイギー社製ＩＲ１０１０）０．０５重量部を添加したポリプロピレンを押出機に供給して樹脂温度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、次いで、該シートを１３０℃で予熱し、引き続き該シートを１４０℃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、ただちに室温に冷却する。引き続き該フイルムをテンターに導き、１７５℃の温度に予熱し、引き続き１６５℃の温度で幅方向に１０倍延伸し、次いで幅方向に８％の弛緩を与えつつ１７０℃の温度で熱処理をし、厚さ８μｍのフィルムを得た。得られたフイルムの各種特性は表１に記載の通りであった。フイルムは、絶縁破壊電圧の温度変化が小さく耐熱性良好であり、また耐電圧性も良好であった。 実施例２〜４、比較例１〜４
表１に記載のごとく、実施例１と同様にして、各種条件を変更したポリプロピレンフィルムを得た。
【００３０】
【表１】

実施例２〜４は、いずれも本発明の目的範囲内のものであり、得られたポリプロピレンフィルムは、耐熱性良好であった。
【００３１】
一方、比較例１〜４はいずれもＶ₁₀₅ ／Ｖ₂₅が小さく本発明の範囲外であり、耐熱性不良であった。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のポリプロピレンフイルムは、次のような優れた効果があり、耐熱性コンデンサ用フィルムとして好適である。
【００３３】
（１）高温での絶縁破壊電圧の低下が小さく、耐熱性良好である。
【００３４】
（２）絶縁破壊電圧が大きく、耐電圧性が良好である。

Claims (1)

1. 灰分が３０ｐｐｍ以下のポリプロピレンを用い、分子量５００以上の高分子量酸化防止剤を少なくとも１種類以上、０．０３〜１重量％添加した逐次二軸延伸フィルムであって、メソペンタッド分率が９８％以上であり、下記式（１）、（２）で示す特性を有することを特徴とする耐熱性コンデンサ用ポリプロピレンフィルム。
   Ｖ₁₀₅／Ｖ₂₅≧０．７５（１）
   Ｖ ₂₅ ≧５５０Ｖ／μｍ（２）
   （ただし、式中のＶ₁₀₅は１０５℃での絶縁破壊電圧値、Ｖ₂₅は２５℃での絶縁破壊電圧値である。）