JP5191471B2 - フィルムキャパシタ用フィルムの製造方法及びフィルムキャパシタ用フィルム - Google Patents

Description

本発明は、耐熱性、厚さ精度、耐電圧性等に優れるフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法及びフィルムキャパシタ用フィルムに関するものである。

キャパシタは、誘電体の種類により、フィルムキャパシタ、セラミックキャパシタ、アルミ電解キャパシタの３種類に区別することができる。これら３種類のキャパシタの中でも、フィルムキャパシタは、温度や周波数に対する特性変化が少なく、絶縁性が高く、誘電損失が小さい等の特性を有するので、他のキャパシタよりも優れているといえる（技術文献１参照）。

このフィルムキャパシタのフィルムは、図示しないが、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ樹脂）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ樹脂）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ樹脂）、ポリ四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ樹脂）、ポリイミド樹脂（ＰＩ樹脂）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）、あるいはポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ樹脂）等により誘電層として形成され、金属蒸着層が電極として形成されることで実用化されている。

現在、実用化されているフィルムキャパシタ用フィルムは、ＰＰ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＮ樹脂の４種類から得られるフィルムであり、他の樹脂からなるフィルムは加工特性やコストに問題があるので、殆んど使用されなくなって来ている（技術文献１参照）。

しかしながら、ＰＰ樹脂あるいはＰＥＴ樹脂からなるフィルムキャパシタ用フィルムは、ＰＰ樹脂の使用温度が１０５℃以下であり、ＰＥＴ樹脂の使用温度が１２５℃以下なので、耐熱性に問題がある。したがって、例えば１５０℃以上の耐熱性が要求されるハイブリッド車のフィルムキャパシタ用フィルムに利用する場合には、（１）軽量化の要請を無視して大型の冷却装置を設置する方法、（２）スペース効率を無視して熱源のエンジンルームから遠く離れた運転席側等にフィルムキャパシタを設置する方法を採用せざるを得ず、軽量化やコストの点で新たな問題が生じる。

また、ＰＰＳ樹脂製のフィルムキャパシタ用フィルムは、使用温度が１６０℃以下であり、良好な耐熱性が得られるものの、絶縁破壊電圧が低く、耐電圧性に劣るため、使用範囲が限定されることになる。また、ＰＥＮ樹脂製のフィルムキャパシタ用フィルムは、使用温度が１６０℃以下で、良好な耐熱性が得られるものの、誘電損失が大きく、誘電正接の温度依存性が大きいので、使用範囲が制約されることになる（技術文献１参照）。

上記に鑑み、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ樹脂）製のフィルムがフィルムキャパシタ用フィルムとして注目されている（特許文献１、２参照）。このポリエーテルイミド樹脂製のフィルムキャパシタ用フィルムは、ガラス転移点が２００℃以上で耐熱性や耐電圧性に優れ、絶縁破壊電圧が高く、しかも、誘電正接の周波数依存性と温度依存性とが小さいので、フィルムキャパシタ用に最適である。

特開２００９‐１５２５９０号公報 特開２００７‐３００１２６号公報

狩野順史：「コンデンサ用フィルムの技術動向」コンバーテック，Ｎｏ．４０，７月号，Ｐ８２〜Ｐ８８（２００６）

ところで近年、フィルムキャパシタ用フィルムは、フィルムキャパシタ自体の小型化や薄膜化の要請から１０μｍ以下の厚さとされ、しかも、安定した耐電圧性や巻き形状の均一化の要請を満たすため、高い厚さ精度が要望されている。この要望を満足すべく、フィルムキャパシタ用フィルムは、その殆んどが溶融押出成形二軸延伸法により製造されている。

しかし、溶融押出成形二軸延伸法は、１０μｍ以下のフィルムキャパシタ用フィルムの製造には適するが、縦延伸機と横延伸機（テンター法）、あるいは同時二軸延伸機を使用しなければならないので、電力費等の加工費が嵩み、原料歩留が悪化するおそれがある。
これに対し、溶融押出後に延伸しない無延伸の溶融押出成形法は、電力費等の加工費を低減でき、高い原料歩留が期待できる反面、厚さ１０μｍ以下のフィルムキャパシタ用フィルムを高い厚さ精度で製造することができないという問題がある。

本発明は上記に鑑みなされたもので、ポリエーテルイミド樹脂を用いて耐熱性や耐電圧性に優れる厚さ１０μｍ以下のフィルムキャパシタ用フィルムを高い厚さ精度で製造することのできるフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法及びフィルムキャパシタ用フィルムを提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、成形材料を押出機に投入してＴダイス先端のリップ部からフィルムキャパシタ用フィルムを下方に押し出し、この押し出したフィルムキャパシタ用フィルムを圧着ロールと冷却ロールとの間に挟んで冷却し、この冷却した厚さ１０μｍ以下のフィルムキャパシタ用フィルムを巻取機に巻き取る製造方法であって、
成形材料を少なくともポリエーテルイミド樹脂とし、Ｔダイスのリップ部における溶融した成形材料のせん断速度をγ〔／ｓ〕、冷却ロールの周速度をＶ〔ｍ／ｓ〕とした場合に、冷却ロールの周速度Ｖと成形材料のせん断速度γとの比Ｖ／γ〔ｍ〕を３．０×１０^−２〜９０×１０^−２〔ｍ〕の範囲とすることを特徴としている。

なお、成形材料を、少なくともポリエーテルイミド樹脂１００質量部にフッ素樹脂１〜３０質量部を配合することにより調製することができる。
また、押出機とＴダイスとの間に、フィルムキャパシタ用フィルムの厚さの４倍以下の開口を有するフィルタを介在することができる。

また、Ｔダイスのリップ部のクリアランスを０．１〜１．０ｍｍとし、冷却ロールの温度をポリエーテルイミド樹脂のガラス転移点−１００℃〜＋５０℃の範囲とすることができる。
また、冷却ロールの周面形状を中心線の平均粗さで１〜１０μｍの範囲とすることが好ましい。
また、フィルムキャパシタ用フィルムの表面は、冷却ロールの周面形状の転写により微細な凹凸が形成されてその中心線の平均粗さが０．０５〜０．５０μｍの範囲であることが好ましい。

また、本発明においては上記課題を解決するため、請求項１又は２記載のフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法によりフィルムキャパシタ用フィルムを製造することを特徴としている。

ここで、特許請求の範囲における成形材料は、優れた耐熱性を得る観点から、好ましくはポリエーテルイミド樹脂にフッ素樹脂を配合することにより調製されるが、特に支障を来たさなければ、これらにシリカ等の各種フィラーや熱可塑性樹脂を適宜添加することができる。本発明には、無延伸の溶融押出Ｔダイ成形法が採用されるが、この方法で使用される押出機は、単軸タイプでも良いし、二軸タイプでも良い。また、本発明に係るフィルムキャパシタ用フィルムは、少なくともハイブリッド車、風力発電や太陽光発電のインバータ等に利用することができる。

フィルムキャパシタ用フィルムに必要な厚さ精度は、フィルム厚さの実測値から求めた標準偏差が指標となる。フィルムの厚さが５μｍ以下の場合、標準偏差が概ね０．２以下になれば、フィルムキャパシタの巻き形状が均一化する。また、フィルムキャパシタ用フィルムに必要な耐電圧性は、フィルムキャパシタの性能保証の観点から最小絶縁破壊電圧が指標となる。

但し、この最小絶縁破壊電圧はフィルムキャパシタ用フィルムの厚さの影響を受けるので、最小絶縁破壊電圧をＥ_ｍｉｎとしたとき、このＥ_ｍｉｎをフィルムキャパシタ用フィルムの厚さの平均値ｔ_ａｖで除した単位厚さ当たりの最小絶縁破壊電圧が有効な指標となる。この最小絶縁破壊電圧の値が２００Ｖ／μｍ以上あれば実用に適し、フィルムキャパシタの小型化の点でも有利になるといえる。

本発明によれば、ガラス転移点が２００℃以上のポリエーテルイミド樹脂を少なくとも成形材料に使用するので、例え１５０℃以上の温度でも使用可能な耐熱性を得ることができる。また、厚さ精度に優れるので、フィルムキャパシタの巻き形状が均一化するとともに、絶縁破壊電圧の安定性も得られる。また、フィルムキャパシタ用フィルムの単位厚さ当たりの最小絶縁破壊電圧が２００Ｖ／μｍを上回るので、薄いフィルムキャパシタ用フィルムに十分な耐電圧性を付与することができる。

また、冷却ロールの周速度Ｖと成形材料のせん断速度γとの比Ｖ／γ〔ｍ〕を３．０×１０^−２〜９０×１０^−２〔ｍ〕の範囲に調整するので、Ｔダイスのリップ部のエッジに対する成形材料の付着量が増大し、付着して固化した成形材料により、フィルムキャパシタ用フィルム表面にスジが発生し、フィルムキャパシタ用フィルムの厚さ精度が低下することが少ない。さらに、成形材料がリップ部のエッジよりも上流側の内面から剥がれ、フィルムキャパシタ用フィルムの厚さ精度が低下するおそれも少ない。

本発明によれば、ポリエーテルイミド樹脂を用いて耐熱性や耐電圧性に優れ、しかも、厚さ１０μｍ以下のフィルムキャパシタ用フィルムを高い厚さ精度で製造することができるという効果がある。

また、Ｔダイスのリップ部のクリアランスを０．１〜１．０ｍｍとすれば、成形材料に含まれる異物、又は押出機やＴダイス内で発生する成形材料がクリアランスに挟まり、フィルムキャパシタ用フィルムにスジが生じるおそれを排除することができる。また、冷却工程でフィルムキャパシタ用フィルムに冷却ムラが発生する事態を未然に防止することができる。

また、冷却ロールの温度をポリエーテルイミド樹脂のガラス転移点−１００℃〜＋５０℃の範囲とすれば、成形材料のポリエーテルイミド樹脂が急激に冷却されてフィルムキャパシタ用フィルムにヒケを発生させ、冷却ロールからフィルムキャパシタ用フィルムが均一に剥がれずに厚さ精度が低下するのを防ぐことができる。さらに、冷却ロールにフィルムキャパシタ用フィルムが融着して破断する事態を防ぐことも可能になる。

本発明に係るフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法及びフィルムキャパシタ用フィルムの実施形態を模式的に示す全体説明図である。 本発明に係るフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法及びフィルムキャパシタ用フィルムの実施形態におけるＴダイスと引取機とを模式的に示す部分断面説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明すると、本実施形態におけるフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法は、図１や図２に示すように、成形材料１を押出機１０に投入してＴダイス２０先端の先細りのリップ部２１からフィルムキャパシタ用フィルム５０を直下に押出成形し、この押出成形したフィルムキャパシタ用フィルム５０を引取機３０に挟持させて急激に、かつ瞬時に引き落としながら冷却し、この冷却した厚さ１０μｍ以下の薄いフィルムキャパシタ用フィルム５０を巻取機４０に巻き取る製法である。

成形材料１は、少なくともポリエーテルイミド樹脂からなり、本発明の特性を損なわない範囲において、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、難燃剤、帯電防止剤、耐熱向上剤、充填剤等が選択的に添加される。ポリエーテルイミド樹脂は、特に限定されるものではないが、例えば化学式１、２で表される繰り返し単位を有する樹脂があげられる。

ポリエーテルイミド樹脂の製造方法としては、例えば特公昭５７−９３７２号、あるいは特表昭５９−５００８６７号公報記載の製法があげられる。具体的なポリエーテルイミド樹脂としては、例えばガラス転移点が２１１℃のＵｌｔｅｍ１０００−１０００（ＳＡＢＩＣ イノベーティブプラスチックスジャパン社製：商品名）、ガラス転移点が２２３℃のＵｌｔｅｍ１０１０−１０００（ＳＡＢＩＣ イノベーティブプラスチックスジャパン社製：商品名）、ガラス転移点が２３５℃のＵｌｔｅｍ ＣＲＳ５００１−１０００（ＳＡＢＩＣ イノベーティブプラスチックスジャパン社製：商品名）等があげられる。

ポリエーテルイミド樹脂には、本発明の効果を損なわない範囲で他の共重合可能な単量体とのブロック共重合体、ランダム共重合体、あるいは変性体を使用することができる。例えば、ポリエーテルイミドサルフォン共重合体であるガラス転移点が２５２℃のＵｌｔｅｍ ＸＨ６０５０−１０００（ＳＡＢＩＣ イノベーティブプラスチックスジャパン社製：商品名）が使用可能である。ポリエーテルイミド樹脂は、単独又は２種以上をアロイ化あるいはブレンドして使用しても良い。

成形材料１には、本発明の特性を損なわない範囲において、ポリイミド樹脂（ＰＩ樹脂）やポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ樹脂）等の熱可塑性ポリイミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ樹脂）、ポリエーテルケトン樹脂（ＰＫ樹脂）等のポリアリーレンケトン樹脂、ポリサルホン樹脂（ＰＳＵ樹脂）、ポリエーテルサルホン樹脂（ＰＥＳ樹脂）、あるいはポリフェニレンサルホン樹脂（ＰＰＳＵ樹脂）等の芳香族ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリフェニレンサルフィド樹脂（ＰＰＳ樹脂）、ポリフェニレンスルフィドスルホン樹脂、ポリフェニレンスルフィドケトン樹脂等のポリアリーレンサルフィド系樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の公知の熱可塑性樹脂が適宜添加される。液晶ポリマーは、Ｉ型、ＩＩ型、ＩＩＩ型のいずれのタイプをも使用可能である。

成形材料１は、フィルムキャパシタ用フィルム５０に摺動性を付与するため、好ましくは特定の溶融粘度を有するフッ素樹脂が攪拌混合され、押出混練機で混練され、乾燥処理された後、押出機１０に投入される。フッ素樹脂は、温度３６０℃、荷重５０ｋｇｆの条件下、直径１．０ｍｍ、長さ１０ｍｍのダイスを用いてフローテスターで測定した溶融粘度が１２０．０００ポイズ以下の分子構造の主鎖にフッ素原子を有する化合物である。

フッ素樹脂の溶融粘度が１２０．０００ポイズ以下なのは、１２０．０００ポイズを越えると、フッ素樹脂の流動性が著しく低下してフィルムキャパシタ用フィルム５０の表面に微小な突起が生じ、フィルムキャパシタ用フィルム５０の絶縁破壊電圧が低下して耐電圧性に問題が生じるからである。さらに、高溶融粘度で流動性が非常に小さいので、ゲル化し、ゲル部分からフィルムキャパシタ用フィルム５０に孔が開いたり、フッ素樹脂の分散不良によりフィルムキャパシタ用フィルム５０の機械的性質が低下し、フィルムキャパシタ用フィルム５０の製造中に破断しやすくなるため、薄いフィルムキャパシタ用フィルム５０を製造することが困難になる。

フッ素樹脂は、通常、融点未満の温度では固体状が好ましい。このフッ素樹脂の具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン（四フッ化エチレン樹脂、融点：３２５〜３３０℃、連続使用温度：２６０℃、以下ではＰＴＦＥ樹脂と略称する）、テトラフルオロエチレン‐パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（四フッ化エチレン‐パーフルオロアルコキシエチレン共重合体樹脂、融点：３００〜３１５℃、連続使用温度：２６０℃、以下ではＰＦＡ樹脂と略称する）、テトラフルオロエチレン‐ヘキサフルオロプロピル共重合体（四フッ化エチレン‐六フッ化プロピル共重合体樹脂、融点：２７０℃、連続使用温度：２００℃、以下ではＦＥＰ樹脂と略称する）、テトラフルオロエチレン‐エチレン共重合体（四フッ化エチレン‐エチレン共重合体樹脂、融点：２６０〜２７０℃、連続使用温度：１５０℃、以下ではＥＴＦＥ樹脂と略称する）、ポリビニリデンフルオライド（フッ化ビニリデン樹脂、融点：１７０〜１７５℃、連続使用温度：１５０℃、以下ではＰＶＤＦ樹脂と略称する）、ポリクロロトリフルオロエチレン（三フッ化塩化エチレン樹脂、融点：２１０〜２１５℃、連続使用温度：１２０℃、以下ではＰＣＴＦＥ樹脂と略称する）等があげられる。

これらのフッ素樹脂の中では、連続使用温度が２００℃以上で耐熱性に優れ、しかも、取り扱いとコストの観点から、ＰＦＡ樹脂とＦＥＰ樹脂の使用が好ましい。ＰＦＡ樹脂とＦＥＰ樹脂とは、単独で使用しても良いし、ブレンドして使用することもできる。

なお、熱可塑性樹脂成形物や熱硬化性樹脂成形物に摺動性を付与する場合には、一般的に固体材料中で最小の摩擦係数を有するＰＴＦＥ樹脂を添加するのが効果的である。但し、ＰＴＦＥ樹脂は、連続使用温度が２６０℃で耐熱性に優れるものの、溶融粘度が非常に高いので、溶融流動性が殆んど認められない。

したがって、ポリエーテルイミド樹脂にＰＴＦＥ樹脂を添加して組成物を調製し、この組成物を使用してフィルムキャパシタ用フィルム５０を押出成形する場合には、フィルムキャパシタ用フィルム５０中でＰＴＦＥ樹脂が微小な粒子として存在するので、無機添加物を添加した場合と同様、フィルムキャパシタ用フィルム５０に微小な突起が形成され、フィルムキャパシタ用フィルム５０の絶縁破壊電圧が低下して耐電圧特性に問題が生じることとなる。さらに、高溶融粘度で流動性が非常に小さいので、ゲル化し、このゲル部分からフィルムキャパシタ用フィルム５０に孔が開いたり、フッ素樹脂の分散不良によりフィルムキャパシタ用フィルム５０の機械的性質が低下し、フィルムキャパシタ用フィルム５０の製造中に破断しやすくなるため、薄いフィルムキャパシタ用フィルム５０を製造することが実に困難になる。

また、フッ素樹脂が液状の場合、押出成形後のフィルムキャパシタ用フィルム５０からブリードし、金属蒸着層の蒸着不良を招いたり、蒸着後に金属蒸着層が剥がれてキャパシタ内を汚染するおそれがある。したがって、液状のフッ素樹脂を添加するのは好ましくない。

成形材料１のポリエーテルイミド樹脂にフッ素樹脂を添加する場合には、ポリエーテルイミド樹脂１００質量部に対してフッ素樹脂１．０〜３０．０質量部添加することが好ましい。これは、フッ素樹脂が１．０質量部未満の場合には、フィルムキャパシタ用フィルム５０に摺動性を十分に付与することができないからである。

これに対し、フッ素樹脂が３０．０質量部を越える場合には、フィルムキャパシタ用フィルム５０の摺動性改善効果に変化がなく、しかも、誘電正接の周波数依存性が大きくなるため、フィルムキャパシタ用フィルム５０としての適性低下を招くからである。さらに、フィルムキャパシタ用フィルム５０の引張強度が低下し、フィルムキャパシタ用フィルム５０の製造中に破断しやすくなるため、フィルムキャパシタ用フィルム５０を薄く製造したり、金属蒸着層の蒸着に悪影響を及ぼすおそれがあるという理由に基づく。

成形材料１のポリエーテルイミド樹脂、あるいはポリエーテルイミド樹脂と他の樹脂との組成物の含水率は、熱風乾燥機により、押出成形前に５０００ｐｐｍ以下、好ましくは２０００ｐｐｍ以下に調整される。これは、成形材料１の含水率が５０００ｐｐｍを越える場合には、フィルムキャパシタ用フィルム５０が発泡するおそれがあるという理由に基づく。

押出機１０は、図１に示すように、例えば加熱される横長のシリンダ１１に螺旋溝を備えたスクリュが回転可能に内蔵軸支され、このスクリュが駆動装置の駆動で回転して投入された成形材料１を溶融混練し、先端部側のＴダイス２０に供給するよう機能する。シリンダ１１の末端部上方には、成形材料１用の投入ホッパ１２が連通して装着され、この投入ホッパ１２の少なくともシリンダ１１に連通する下部には、成形材料１の酸化劣化防止の観点から、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス、窒素ガス、二酸化炭素ガス等の不活性ガスを連続的に供給する不活性ガス供給管１３が接続される。

シリンダ１１の開口した先端部には、加熱される接続管１４が接続され、この接続管１４には、ろ過用のフィルタ１５が嵌着されるとともに、このフィルタ１５の下流に位置して成形材料１を一定速度で押し出すギアポンプ１６が装着される。

フィルタ１５は、例えば多数の孔を同心円に備えた円板、多数の孔を有する焼結金属、あるいは金網製のメッシュ等からなり、フィルムキャパシタ用フィルム５０の厚さの４倍以下、好ましくは３倍以下、より好ましくは２．９〜３．８倍以下の開口を複数有しており、押出機１０とギアポンプ１６との間に介在される。このフィルタ１５の円板やメッシュ等は、必要に応じ複数使用される。このようなフィルタ１５は、接続管１４を流通する成形材料１を高分散させたり、溶融した成形材料１中の異物やゲル状物等を除去したり、あるいはシリンダ１１内の背圧を向上させ、成形材料１の混練効果を増大させる。

押出機１０の温度は、好ましくはシリンダ１１の先端部における成形材料１の溶融樹脂のガラス転移点＋５０℃〜＋２００℃になるよう調整され、おおよそ３００〜４００℃の範囲に設定される。

Ｔダイス２０は、接続管１４の下方に屈曲した先端部に接続され、押出機１０のギアポンプ１６から供給されてきた成形材料１を幅方向に分流し、この成形材料１をリップ部２１の細長いクリアランス２２から連続的に押し出してフィルムキャパシタ用フィルム５０を押出成形するよう機能する。このＴダイス２０の温度は、好ましくは成形材料１のＴダイス２０流入時の溶融温度に等しくなるよう調整される。

引取機３０は、Ｔダイス２０から下方に押し出されたフィルムキャパシタ用フィルム５０を絞りながら挟持する回転可能な縮径の圧着ロール３１と金属製で拡径の冷却ロール３３とを対向させて備え、この冷却ロール３３の下流には、フィルムキャパシタ用フィルム５０を挟持冷却しつつカールを調整する上下一対の搬送ロール３５が回転可能に軸支されており、この一対の搬送ロール３５の下流に、フィルムキャパシタ用フィルム５０の厚さを測定する厚さ測定器３６が配設される。

圧着ロール３１の周面には、フィルムキャパシタ用フィルム５０と冷却ロール３３との密着性を向上させる弾性の密着層３２が密着される。この密着層３２は、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ノルボルネンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムにより成形されるが、耐熱性の観点からシリコーンゴムやフッ素ゴムが最適である。これら密着層３２の材料には、シリカやアルミナ等からなる無機化合物が適宜添加される。

冷却ロール３３は、周面が所定の粗さで形成され、周面に微細な凹凸３４が選択的に形成されており、ポリエーテルイミド樹脂のガラス転移点−１００℃〜＋５０℃の温度範囲で使用される。この冷却ロール３３の周面形状は、中心線の平均粗さで１〜１０μｍ、好ましくは２〜７μｍ、より好ましくは２〜５μｍが最適である。

これは、冷却ロール３３の周面形状の中心線の平均粗さが１μｍ未満の場合には、フィルムキャパシタ用フィルム５０の表面に微細な凹凸３４を形成することが困難になるからである。これに対し、中心線の平均粗さが１０μｍを越える場合には、冷却ロール３３にフィルムキャパシタ用フィルム５０が融着して破断してしまうからである。

冷却ロール３３の周面には、キャパシタ組立時のフィルムキャパシタ用フィルム５０のブロッキングを防止するため、凹凸３４が選択的に形成される。具体的には、冷却ロール３３の周面に微細な凹凸３４を予め配設し、この冷却ロール３３にフィルムキャパシタ用フィルム５０を圧着ロール３１で圧着する際、フィルムキャパシタ用フィルム５０の表面に凹凸３４を転写すれば、フィルムキャパシタ用フィルム５０のブロッキングを防止することができる。

フィルムキャパシタ用フィルム５０の表面に微細な凹凸３４が転写される場合、フィルムキャパシタ用フィルム５０の表面の微細な凹凸３４は、中心線の平均粗さで０．０５〜０．５０μｍ、好ましくは０．１０〜０．４０μｍ、より好ましくは０．１５〜０．３５μｍが良い。これは、フィルムキャパシタ用フィルム５０の表面の凹凸３４が０．０５μｍ未満の場合には、フィルムキャパシタ用フィルム５０のアルミニウム蒸着工程で蒸着性が低下したり、フィルムキャパシタ用フィルム５０の摺動性低下を招くおそれがあるからである。

冷却ロール３３がポリエーテルイミド樹脂のガラス転移点−１００℃〜＋５０℃の温度範囲なのは、−１００℃未満の場合には、ポリエーテルイミド樹脂が急激に冷却されてフィルムキャパシタ用フィルム５０にヒケを発生させ、冷却ロール３３の周面からフィルムキャパシタ用フィルム５０が不均一に剥がれて厚さ精度が低下するという理由に基づく。逆に、５０℃を超える場合には、冷却ロール３３の周面にフィルムキャパシタ用フィルム５０が融着し、破断するという理由に基づく。

巻取機４０は、引取機３０から供給されてきたフィルムキャパシタ用フィルム５０を巻架する複数のロール４１を所定の間隔で回転可能に備え、この複数のロール４１の下流に、フィルムキャパシタ用フィルム５０を順次巻き取る巻取管４２が回転可能に軸支される。この巻取機４０には、巻取管４２に巻き取られるフィルムキャパシタ用フィルム５０の両側部を裁断するスリット刃が適宜設けられる。

ところで、冷却ロール３３と成形材料１のせん断速度とは、厚さ１０μｍ以下のフィルムキャパシタ用フィルム５０を高い厚さ精度で製造する観点から、Ｔダイス２０のリップ部２１における溶融した成形材料１のせん断速度をγ〔／ｓ〕、冷却ロール３３の周速度をＶ〔ｍ／ｓ〕とした場合に、冷却ロール３３の周速度Ｖと成形材料１のせん断速度γとの比Ｖ／γ〔ｍ〕が３．０×１０^−２〜９０×１０^−２〔ｍ〕、好ましくは４．０×１０^−２〜８５×１０^−２〔ｍ〕、より好ましくは５．０×１０^−２〜８０×１０^−２〔ｍ〕の範囲であるのが良い。

これは、Ｖ／γ〔ｍ〕が３．０×１０^−２〔ｍ〕未満の場合には、リップ部２１のクリアランス２２が狭く、せん断速度が速いので、リップ部２１のバラス効果で成形材料１の膨らみが大きくなるからである。また、冷却ロール３３の周速度が相対的に遅いので、リップ部２１のエッジへの成形材料１の付着量が増大し、付着して固化した成形材料１によりフィルムキャパシタ用フィルム５０の表面にスジが生じ、厚さ精度が低下する上、フィルムキャパシタ用フィルム５０の巻取時に皺が発生するからである。

これに対し、Ｖ／γ〔ｍ〕が９０×１０^−２〔ｍ〕を越える場合には、成形材料１のせん断速度が遅く、冷却ロール３３の周速度が相対的に速いので、成形材料１の急激な引き落としにより、成形材料１がリップ部２１のエッジよりも上流側の内部流面から剥がれ、フィルムキャパシタ用フィルム５０の厚さ精度が低下するという理由に基づく。

Ｔダイス２０のリップ部２１における溶融した成形材料１のせん断速度γ〔／ｓ〕は、図２に示すように、成形材料１の押出量〔ｋｇ／ｈ〕、成形材料１の密度〔ｇ／ｃｍ^３〕から算出される流量Ｑ〔ｃｍ^３／ｓ〕、Ｔダイス２０のダイ面長Ｗ〔ｍｍ〕、Ｔダイス２０のリップ部２１のクリアランス２２のｔ〔ｍｍ〕から、
γ＝（６Ｑ）／（Ｗｔ^２）
で求められる。リップ部２１のクリアランス２２のｔは、押出機１０の稼動状態では実測不可能であるから、Ｔダイス２０の組立時、あるいは押出成形の開始前にスキミゲージやマイクロスコープにより計測される。

厚さ１０μｍ以下のフィルムキャパシタ用フィルム５０を高精度で製造するため、リップ部２１のクリアランス２２のｔは、０．１〜１．０ｍｍの範囲、好ましくは０．１〜０．８ｍｍ、より好ましくは０．１〜０．５ｍｍが良い。これは、リップ部２１のクリアランス２２のｔが０．１ｍｍ未満の場合には、成形材料１に含まれる異物、又は押出機１０やＴダイス２０内で発生する成形材料１のヤケがクリアランス２２に挟まり、フィルムキャパシタ用フィルム５０にスジが生じるという理由に基づく。

これに対し、リップ部２１のクリアランス２２のｔが１．０ｍｍを越える場合には、押し出される成形材料１が厚くなり、熱容量が増大するため、引取機３０内での冷却工程で冷却ムラが発生するからである。

フィルムキャパシタ用フィルム５０は、０．５〜１０．０μｍ、好ましくは１．０〜７．０μｍ、より好ましくは１．５〜５．０μｍの厚さに成形される。これは、フィルムキャパシタ用フィルム５０の厚さが０．５μｍ未満の場合には、フィルムキャパシタ用フィルム５０の引張強度が著しく低下し、フィルムキャパシタ用フィルム５０の製造が困難になるからである。これに対し、フィルムキャパシタ用フィルム５０の厚さが１０．０μｍを越える場合には、体積当たりの静電容量が小さくなるからである。

上記において、フィルムキャパシタ用フィルム５０を製造する場合には、先ず、計量したポリエーテルイミド樹脂とフッ素樹脂とを攪拌混合して混合物を調製し、この混合物を押出混練機で混練してペレット形の樹脂組成物を調製し、この樹脂組成物を乾燥処理して含水率を低下させることにより、成形材料１を調製する。

こうして成形材料１を調製したら、不活性ガスを供給しつつ成形材料１を図１に示す押出機１０の投入ホッパ１２に投入し、加熱されたＴダイス２０からフィルムキャパシタ用フィルム５０を連続的に押出成形し、このフィルムキャパシタ用フィルム５０を引取機３０の圧着ロール３１と冷却ロール３３との間に挟んで急激に、かつ瞬時に引き落としながら冷却固化することにより１０μｍ以下、好ましくは１〜７μｍ程度の厚さとし、このフィルムキャパシタ用フィルム５０を下流に位置する巻取機４０の巻取管４２に順次巻き取れば、フィルムキャパシタ用フィルム５０を製造することができる。

この際、フィルタ１５の開口がフィルムキャパシタ用フィルム５０の厚さの４倍以下の大きさに予め設定され、従来よりも異物を効果的に除去できるので、フィルムキャパシタ用フィルム５０に摺動性を付与するフッ素樹脂が成形材料１中で適切に分散し、生産性が向上する。また、巻き取られたフィルムキャパシタ用フィルム５０は、後に図示しない蒸着装置にセットされて金属蒸着層がスリット部を介しストライプ状にパターン形成される。

上記によれば、冷却ロール３３の周速度Ｖと成形材料１のせん断速度γとの比Ｖ／γ〔ｍ〕を無関係とするのではなく、３．０×１０^−２〜９０×１０^−２〔ｍ〕の範囲に事前に調整して延伸を緩やかにするので、厚さ１０μｍ以下のフィルムキャパシタ用フィルム５０を高い厚さ精度で製造することができる。また、電力費等の加工費を低減することができ、高い原料歩留が大いに期待できる。

また、フィルムキャパシタ用フィルム５０の成形材料１として、ガラス転移点が２００℃以上のポリエーテルイミド樹脂、又はポリエーテルイミド樹脂と連続使用温度が２００℃以上のフッ素樹脂とを混合して使用するので、１５０℃以上の環境でも使用可能な耐熱性を得ることができる。また、厚さ精度にも優れるので、フィルムキャパシタの巻き形状が均一化するとともに、絶縁破壊電圧の安定性をも得ることができる。さらに、フィルムキャパシタ用フィルム５０の単位厚さ当たりの最小絶縁破壊電圧が２００Ｖ／μｍを上回り、フィルムキャパシタ用フィルム５０に優れた耐電圧性を付与することが可能になる。

なお、上記実施形態ではシリンダ１１に連通する投入ホッパ１２の下部に、不活性ガス供給管１３を接続したが、投入ホッパ１２の上下部に不活性ガス供給管１３をそれぞれ接続してダイラインの発生や酸化等を確実に防止するようにしても良い。また、押出機１０の接続管１４に単一のフィルタ１５を接続したが、複数のフィルタ１５を装着しても良い。

次に、本発明の実施例を比較例と共に説明する。
〔実施例１〕
先ず、タンブラーミキサーに１０ｋｇのポリエーテルイミド樹脂（ＳＡＢＩＣ イノベーティブプラスチックスジャパン社製：商品名 Ｕｌｔｅｍ１０１０‐１０００）１００質量部と、フッ素樹脂として０．５ｋｇのＰＦＡ樹脂（旭硝子社製：商品名 フルオンＰＦＡ Ｐ‐６２ＸＰ）５質量部とを投入して３０分間攪拌混合した。ＰＦＡ樹脂の３６０℃における溶融粘度は１１，１００ポイズであった。

ポリエーテルイミド樹脂とＰＦＡ樹脂とを混合して混合物を調製したら、この混合物を真空ポンプを備えたφ３０ｍｍの高速二軸押出成形機（池貝社製：商品名 ＰＣＭ３０ Ｌ／Ｄ＝３５）で溶融混練してダイスから棒形に押し出すとともに、水冷後にカットし、ペレット形の樹脂組成物を長さ４〜６ｍｍ、直径２〜４ｍの大きさに調製した。この際、混合物は、減圧下で高速二軸押出成形機のシリンダ温度３２０〜３５０℃、アダプタ温度３６０℃、ダイス温度３６０℃の条件で混練した。

樹脂組成物を調製したら、この樹脂組成物を１６０℃に加熱した排気口付きの熱風乾燥機中に２４時間静置して乾燥処理し、樹脂組成物の含水率が２５０ｐｐｍ以下であるのを確認して成形材料とした。樹脂組成物の密度は１．２７ｇ／ｃｍ^３だった。

次いで、成形材料をφ４０ｍｍの単軸押出機の投入ホッパに投入し、圧縮比２．５のフルライトスクリュを使用して溶融混練し、リップ部のクリアランスを０．３ｍｍに調整した幅４００ｍｍのＴダイスからフィルムキャパシタ用フィルムをダイス温度３５０〜３６０℃、押出量７ｋｇ／ｈの条件下で連続的に押出成形するとともに、冷却ロールの周速度Ｖと成形材料のせん断速度γとの比Ｖ／γ〔ｍ〕が３．０×１０^−２〜９０×１０^−２〔ｍ〕の範囲になるよう、フィルムキャパシタ用フィルムを引取機の圧着ロールと周速度６０ｍ／ｍｉｎに調整した冷却ロールとの間に挟んで冷却固化した。

単軸押出機は、ＭＶＳ４０‐２５ Ｌ／Ｄ＝２５（アイ・ケー・ジー社製：商品名）を用い、シリンダ温度３２０〜３５０℃、スクリュ回転数３０ｒｐｍ、接続管温度３６０℃の条件で押し出した。

フィルムキャパシタ用フィルムを冷却固化したら、このフィルムキャパシタ用フィルムの両側部を巻取機のスリット刃で裁断し、この巻取機の巻取管に順次巻き取って厚さ５μｍ、長さ１０００ｍ、幅２５０ｍｍのフィルムキャパシタ用フィルムを帯形に製造した。こうしてフィルムキャパシタ用フィルムを製造したら、その外観を精査するとともに、厚さと絶縁破壊電圧とをそれぞれ測定し、結果を表１にまとめた。

〔実施例２〕
基本的には実施例１と同様であるが、冷却ロールの周速度Ｖと成形材料のせん断速度γとの比Ｖ／γ〔ｍ〕が３．０×１０^−２〜９０×１０^−２〔ｍ〕の範囲になるよう、リップ部のクリアランスを０．１５ｍｍに調整した幅４００ｍｍのＴダイスからフィルムキャパシタ用フィルムを連続的に押出成形し、厚さ５μｍ、長さ１０００ｍ、幅２５０ｍｍのフィルムキャパシタ用フィルムを製造した。フィルムキャパシタ用フィルムを製造したら、その外観を精査するとともに、厚さと絶縁破壊電圧とをそれぞれ測定し、結果を表１にまとめた。

〔実施例３〕
基本的には実施例１と同様であるが、冷却ロールの周速度Ｖと成形材料のせん断速度γとの比Ｖ／γ〔ｍ〕が３．０×１０^−２〜９０×１０^−２〔ｍ〕の範囲になるよう、リップ部のクリアランスを０．１５ｍｍに調整した幅４００ｍｍのＴダイスからフィルムキャパシタ用フィルムを連続的に押出成形し、この押出成形したフィルムキャパシタ用フィルムを引取機の圧着ロールと周速度１００ｍ／ｍｉｎに調整した冷却ロールとの間に挟んで冷却固化し、厚さ３μｍ、長さ１０００ｍ、幅２５０ｍｍのフィルムキャパシタ用フィルムを製造した。

フィルムキャパシタ用フィルムを製造したら、フィルムキャパシタ用フィルムの外観を精査するとともに、フィルムキャパシタ用フィルムの厚さと絶縁破壊電圧とをそれぞれ測定し、その結果を表１にまとめた。

〔比較例１〕
基本的には実施例１と同様だが、冷却ロールの周速度Ｖと成形材料のせん断速度γとの比Ｖ／γ〔ｍ〕が３．０×１０^−２〜９０×１０^−２〔ｍ〕の範囲外になるよう、リップ部のクリアランスを２．０ｍｍに調整した幅４００ｍｍのＴダイスからフィルムキャパシタ用フィルムを連続的に押出成形し、厚さ５μｍ、長さ１０００ｍ、幅２５０ｍｍのフィルムキャパシタ用フィルムを製造した。フィルムキャパシタ用フィルムを製造したら、その外観を精査し、かつ厚さと絶縁破壊電圧とをそれぞれ測定して結果を表１に示した。

〔比較例２〕
基本的には実施例１と同様だが、冷却ロールの周速度Ｖと成形材料のせん断速度γとの比Ｖ／γ〔ｍ〕が３．０×１０^−２〜９０×１０^−２〔ｍ〕の範囲外になるよう、リップ部のクリアランスを０．６ｍｍに調整した幅４００ｍｍのＴダイスからフィルムキャパシタ用フィルムを連続的に押出成形し、厚さ５μｍ、長さ１０００ｍ、幅２５０ｍｍのフィルムキャパシタ用フィルムを製造した。フィルムキャパシタ用フィルムを製造したら、その外観を精査し、かつ厚さと絶縁破壊電圧とをそれぞれ測定して結果を表１に示した。

〔比較例３〕
基本的には実施例１と同様だが、冷却ロールの周速度Ｖと成形材料のせん断速度γとの比Ｖ／γ〔ｍ〕が３．０×１０^−２〜９０×１０^−２〔ｍ〕の範囲外になるよう、リップ部のクリアランスを０．１ｍｍに調整した幅４００ｍｍのＴダイスからフィルムキャパシタ用フィルムを押出成形しようとしたが、スジと皺の発生に伴い、フィルムキャパシタ用フィルムを製造することができなかった。

〔溶融粘度〕
溶融粘度は、フローテスター（島津製作所社製：商品名 島津フローテスターＣＦＴ‐５００形Ａ）を使用して測定した。この溶融粘度の測定に際しては、樹脂１．５ｃｍ^３を直径１ｍｍで長さ１０ｍｍのダイを備えた３６０℃のシリンダ内に充填し、このシリンダの上部に面積１ｃｍ^２のプランジャを装着し、シリンダの温度が３６０℃に達したら、５分間予備加熱してその直後に荷重５０ｋｇｆを印加し、フッ素樹脂を溶融流出させることにより測定した。

〔フィルムキャパシタ用フィルムの外観〕
フィルムキャパシタ用フィルムの外観については目視により観察し、スジの発生なしを○、スジの発生ありを×として表１にまとめた。
〔フィルムキャパシタ用フィルムの厚さ〕
フィルムキャパシタ用フィルムの厚さについては、接触式の厚み計（Ｍａｈｒ社製：商品名 電子マイクロメータミロトロン１２４０）により、フィルムキャパシタ用フィルムの幅方向に１９点、長さ方向に５点の合計９５点箇所の平均厚みにより測定した。

〔フィルムキャパシタ用フィルムの絶縁破壊電圧〕
フィルムキャパシタ用フィルムの絶縁破壊電圧については、ＪＩＳ Ｃ ２１１０‐１９９４法に準拠し、気中法による短時間絶縁破壊試験により２３℃の環境下で測定した。測定に使用する電極は、上部形状が直径２５ｍｍ、高さ２５ｍｍ、下部形状が直径２５ｍｍ、高さ１５ｍｍの円柱状とした。

実施例のフィルムキャパシタ用フィルムの場合には、厚さの標準偏差が小さく、厚さ精度に優れることが判明した。また、単位厚さ当たりの最小絶縁破壊電圧が２００Ｖ／μｍを越えており、耐電圧性に優れることも判明した。したがって、本実施例によれば、厚さ精度や耐電圧性等に優れるフィルムキャパシタ用フィルムを製造できるのを証明することができた。

これに対し、比較例のフィルムキャパシタ用フィルムの場合には、厚さの標準偏差が大きく、厚さ精度が劣化して厚さばらつきが生じた。また、単位厚さ当たりの最小絶縁破壊電圧も２００Ｖ／μｍに達せず、耐電圧性に問題が生じた。

１ 成形材料
１０ 押出機
２０ Ｔダイス
２１ リップ部
２２ クリアランス
３１ 圧着ロール
３２ 密着層
３３ 冷却ロール
３４ 凹凸
４０ 巻取機
４２ 巻取管
５０ フィルムキャパシタ用フィルム

Claims (3)

1. 成形材料を押出機に投入してＴダイス先端のリップ部からフィルムキャパシタ用フィルムを下方に押し出し、この押し出したフィルムキャパシタ用フィルムを圧着ロールと冷却ロールとの間に挟んで冷却し、この冷却した厚さ１０μｍ以下のフィルムキャパシタ用フィルムを巻取機に巻き取るフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法であって、
   成形材料を少なくともポリエーテルイミド樹脂とし、Ｔダイスのリップ部における溶融した成形材料のせん断速度をγ〔／ｓ〕、冷却ロールの周速度をＶ〔ｍ／ｓ〕とした場合に、冷却ロールの周速度Ｖと成形材料のせん断速度γとの比Ｖ／γ〔ｍ〕を３．０×１０^−２〜９０×１０^−２〔ｍ〕の範囲とすることを特徴とするフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法。
2. Ｔダイスのリップ部のクリアランスを０．１〜１．０ｍｍとし、冷却ロールの温度をポリエーテルイミド樹脂のガラス転移点−１００℃〜＋５０℃の範囲とする請求項１記載のフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法。
3. 請求項１又は２記載のフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法により製造されたことを特徴とするフィルムキャパシタ用フィルム。

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