JPS61218125A - コンデンサ−用ポリプロピレンフイルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気的性質にすぐれたコンデンサー用ポリプロ
ピレンフィルムに関するものである。

〔従来の技術と問題点〕

ポリプロピレンフィルムは、そのすぐれた電気的性質を
有するため、コンデンサーの誘電体、すなわち、絶縁材
料として広く用いられてきた。しかし、このようなポリ
プロピレン・フィルムコンデンサーにも次のような重大
な欠点を有していた。

すなわち。

■　ＡＩ！、Ｚｎなどの金属蒸着をしたフィルムを巻回
型コンデンサーとして使用した時、使用と共にコンデン
サーの容量減少がおこり、そど向上する傾向があるが、
ポリプロピレンフィルムの場合、３μ以下の極薄フィル
ムは。

逆に耐電圧が４μの場合よりも同じか、あるいはそれ以
下になる。

■　両面に金属蒸着をする時、熱寸法安定性が悪くて使
用に耐えない。

■　さらに、二軸延伸フィルム厚みとしては。

４μｍ相当が下限値であシ、それよりも薄いものは製膜
ができないばかシか、取り扱い性が極めて悪い。

本発明は上記欠点を解消せしめたコンデンサー用ポリプ
ロピレンフィルムを提供せんとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、ポリプロピレフ１００重量部に、実質的に二
重結合および極性基を含まない石油樹脂。

および実質的に二重結合および極性基を含まないテルペ
ン樹脂から選ばれた樹脂の１種以上が５〜１００重量部
混合されたフィルムであって、かつ該フィルムのガラス
転移温度が１０〜８０℃であるコンデンサー用ポリプロ
ピレンフィルムに関するものである。

本発明のフィルムに適用されるポリプロピレンは特に限
定されるものではないが、アイソタクチックインデック
ス（エエ）が９６％以上、好ましくは９８チ以上、テト
ラリン中で測定した極限粘度〔η〕は１〜４　（ａ１／
ｇ　）　、好ましくは１．２〜２、５　（ａｌ／ｇ　）
のものが望ましく、また、灰物が５０　ｐｐｍ以下、好
ましくは３０　ｐｐｍ以下のもの（下限は約５　ｐｐｍ
程度である）がより望ましい。

本発明のポリプロピレンは、プロピレン以外の第２成分
は含まないホモポリマーが好ましいが、必要に応じてエ
チレン、ブテン、ヘキセン、無水マレイン酸などを共重
合せしめた共重合体を含み。

ランダム共重合の場合は共重合成分を８モルチまで、ブ
ロック共重合の場合は３５モルチまで、グラフト共重合
の場合は３モルチまで共重合させてもよい。なお、ポリ
プロピレンに必要に応じて公知の添加剤２例えば結晶核
剤、酸化防止剤、熱安定剤、すベシ剤などを含有させて
もよい。

極性基を実質的に含まない石油樹脂とは、水酸基（−Ｏ
Ｈ）　、カルボキシ基（−ＣＯＯＨ）　、　／’　０ゲ
ン基（−Ｘ　）　、スルフォン基（−８ｏ３Ｙ　、　ｙ
はＨ，Ｎａ。

２　Ｍｇなど）などおよびそれらの変成体などからなる
極性基を有さない石油樹脂、すなわち石油系不飽和炭化
水素を直接原料とするシクロペンタジェン系、あるいは
高級オレフィン系炭化水素を主原料とする樹脂である。

さらに該石油樹脂のガラス転移温度（以下ｐ　Ｔｇと略
称する）は　５０℃以上、好ましくは７６℃以上のもの
が本発明フィルムにとって好ましい。

また、該石油樹脂に水素を付加させ、その水添率を８０
％以上、好ましくは９５％以上とした水添石油樹脂が本
発明フィルムの場合は特に好ましい。代表的な該樹脂と
しては９例えば、　Ｔｇが７６℃以上で水添率が９５％
以上のポリジシクロペンタジェンなどの高Ｔｇ完全水添
脂環族石油樹脂が本発明に特にふされしい。

また、極性基を実質的に含まないテルペン樹脂トハ、水
酸基、アルデヒド基、ケトン基、カルボキシル基、ハロ
ゲン基、スルフォン基など、およびそれらの変成体など
からなる極性基を有さないテルペン樹脂、すなわち（Ｃ
５Ｈ８）ｎの組成の炭化水素およびそれから導かれる変
成化合物である。

なお、ｎは２〜２０程度の自然数である。テルペン樹脂
のことを別称してテルペノイドと呼ぶこともある。代表
的な化合物名としては、ピネン、ジペンテン、カレン、
ミルセン、オシメン、リモネン、テルビルン、テルピネ
ン、サピネン、トリシクレン、ピサポレン、ジンギペレ
ン、サンタレン、カンホレン、ミレン、トタレン、など
がｉｎ本発明フィルムの場合、水素を付加させ、その水
添率を８０％以上、好ましくは９０％以上とするのが望
ましく、特に水添βピネン、水添ジペンテンなどが好ま
しい。

このように水添した樹脂を使うことが本発明の場合重要
で、臭素価として１０以下、好ましくは５以下、さらに
好ましくは１以下のものがよい。

本発明のポリプロピレンフィルムは、前記のポリプロピ
レン１００重量部に、前記の二重結合および極性基を含
まない石油樹脂あるいはテルペン樹脂の１１１以上が５
〜１０６重量部、好ましくは１０〜５０重量部混合され
たフィルムであって。

かつそのフィルムのＴｇが１０〜８０℃、好ましくは１
５〜５０℃である。

極性基および二重結合を含まない上記樹脂の混合量が１
００重量部、好ましくは５０重量部を越える場合、フィ
ルムの耐薬品性、特に芳香族炭化水素溶剤などに対する
耐油性に弱くなるばかりか。

アルミニウム、亜鉛などの金属蒸着に対する蒸着膜付着
力が大幅に低下するためである。また上記樹脂の混合量
が５重量部、好ましくは１０重量部未満の場合１本発明
フィルムの二軸延伸性が大幅に低下し、特に６μｍ以下
の極薄物フィルムの場合は二軸延伸できなくなるためで
ある。

また、　　ＴｇＯ値が１０℃未満、好ましくは１５℃未
満の場合９本発明の目的である容量減少防止。

耐電圧の向上１両面蒸着性の向上、フィルムの取シ扱い
性向上などが達成できないのみならず、コロナ放電開始
電圧をも改良できないためであり。

一方、　Ｔｇの値が８０℃、好ましくは５０℃を越える
場合は２本発明フィルムの機械的性質が著しく劣ったも
のになるばかりか、絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）が低下する
ためである。

なお９本発明フィルムは９分子鎖が配向していると１本
発明の効果が顕著になシ好ましいが、必ずしも配向して
いる必要はない。分子鎖が配向していると　添加樹脂量
を少なくしてＴｇ値を上げることができ、そのために電
気的性質２機械的性質。

熱的性質がより好ましくなる。特に二軸配向でしかもフ
ィルム面内でバランスしているフィルム。

すなわち複屈折の絶対値で０．０２５以下、好ましくは
０．０１５以下のものが好ましい。さらに膜面配向の目
安である縦方向の屈折率と横方向の屈折率の和の１／２
値から厚さ方向の屈折率の値を引いた値が、０．００６
〜０．　ＣＪ　１２の範囲、のフィルムは１表層の弁開
や耐油性などの点で好ましい。

本発明フィルムの結晶化度は５０％以上、好ましくは６
０チ以上であるのが望ましく、フィルムの厚さは０．５
〜２０μｍ、好ましくは０．５〜８１ｍ。

さらに好ましくは０．５〜３μｍの範囲のものがよい。

本発明のフィルムは、上記したようにポリプロピレンに
極性基および二重結合を含まない石油樹脂および／また
はテルペン樹脂の１種以上を混合したものであるが、こ
れらの樹脂１００重量部にさらに他の樹脂が添加される
場合、その量は５０重量部未満、好ましくは２０重量部
未満が望ましい。

さらに本発明のフィルムには、ポリプロピレンなどの他
のポリマーを、全厚み割合にして５〜３０チの厚みの層
として積層してもよい（ただし。

本発明のフィルムの両面に積層する場合の層厚みは９両
層の和とする）。

次に本発明フィルムの製造方法について説明する。ポリ
プロピレンに、上記した特定の石油樹脂あるいはテルペ
ン樹脂を添加し、樹脂温度で２４０℃を越えない温度、
好ましくは１８０〜２２０℃の最高温度で融解、均一混
合させたのち１口金から吐出させ、冷却ドラム上にキャ
ストすることにより、無延伸フィルムが得られる。

なお、このとき樹脂温度が２４０℃、好ましくは２２０
℃を越えると本発明の目的とするすぐれた特性のフィル
ムが得られないばかりか、該樹脂が熱分解したり、飛散
したりするのである。また。

冷却ドラムの表面温度はあとの工程との関係によっても
変わるが、６０〜１２０℃、好ましくは９５〜１１０℃
の範囲のものがよい。

ツツイてキャストした上記のフイルムヲ、−軸配向、二
軸配向、あるいは多軸配向させたり、あるいは熱処理を
して＋　Ｔｇを上記した特定範囲内にすることにより本
発明のフィルムとすることができる。この場合、配向を
与える方法は任意の公知の方法１例えば、ロール延伸、
圧延、テンター延伸、ディスク延伸、ベルト延伸および
その組み合せなどを用いることができる。この時ＴＥの
値が上記特定範囲に入るように配向させる必要があり９
例えば逐次二軸延伸の場合、最初の縦延伸倍率は６〜１
０倍、横延伸倍率は６〜１２倍程度がよい。

また、上記フィルムの両側に、特定の石油樹脂あるいは
テルペン樹脂の添加量が５重量部未満のポリオレフィン
層、特にポリプロピレン層を全厚み割合にして両層の和
が５〜５０％の厚みの層をラミネートし、６層構成とす
ることにより、耐薬品性、耐弁開性が向上するため、接
着性、耐油性が大幅に改良される。さらに、ラミネート
を共押出法にすると押出時の該特定樹脂や添加剤などの
飛散が抑制でき、生産性の向上や作業環境の改善などに
すぐれた効果を発揮するものであシ、またラミネート法
を長平方向延伸後のフィルムに特定の石油樹脂あるいは
テルペン樹脂を添加していないポリオレフィンをラミネ
ートする方法だと、共押出法に比べて接着性、耐油性、
耐弁開性などの特性がさらにすぐれるようになる。

さらに１本発明フィルムを特開昭５９−９８１４０号公
報、特公昭５７−３０８５４号公報などに示されている
ように空気、炭酸ガス、窒素ガス。

アルゴン、ヘリウムなどの存在下でコロナ放電処理、あ
るいはプラズマ処理をすると９表面が活性化され表面ぬ
れ張力が３８〜４５ｄｙｎ／ｃｍとなシ。

金属との接着性、絶縁油との親和性が向上することがあ
り１本発明フィルムには特に好ましい処理である。

以上のようにして形成された本発明のフィルムは、その
まま、または、複数枚重ね、あるいは。

紙や他のプラスチックとの積層体を形成しコンデンサー
の誘電体とすることができる。また、このコンデンサー
の場合、電極としては公知の金属箔または蒸着膜を適用
することができるが蒸着膜とするのが好ましい。また、
金属は、％に限定されないが、ＡＩ！、Ｚｎが好ましい
。また、コンデンサーは油含浸形であってもよ、いが絶
縁油を用いない乾式形であるのが好ましい。

〔作　用〕

このようにポリプロピレンに特定の樹脂を添加し、特定
のＴｇを有したフィルムとすることにより、容量減少防
止やコロナ放電開始電圧の向上は。

本発明フィルムの表面が平滑すなわち表面平均粗さＲａ
が０．０１〜０．０５　ｐｍ　、　　最大表面粗さＲＩ
！１ａｊＣで０．２μｍ以下と小さくなシ、シかもｆ／
などの導電性金属との接着性が向上したためではないか
と考えられ、さらに耐電圧の向上は本発明フィルムの内
部にポリプロピレンの球晶にもとづくボイドが存在しな
いこと、および表面が上記同様平滑化されたためと考え
られ、さらに両面蒸着性が向上したのは１本発明フィル
ムのＴｇが通常ポリプロピレンのＴｇ（ＱＣ）に比べて
高くなって熱寸法安定性が向上し、しかも本発明フィル
ムの表面が平滑の割には耐ブロッキング性、易滑性にす
ぐれるためと考えられ、さらに本発明フィルムの取シ扱
い性が向上するのは９本発明フィルムのＴｇカ高くなり
、しかもヤング率などの機械的特性が向上するためであ
ると考えられるっ 〔発明の効果〕 本発明は、ポリプロピレンに特定の樹脂を混合し、しか
も　ガラス転移温度Ｔｇを１０〜８０Ｃと高くしたため
に次のようなすぐれた効果を生じるものである。すなわ
ち。

（１）　　本発明フィルムに表面活性化処理後、　ＡＪ
　。

Ｚｎ、　Ｎｉ、　Ｓｎ、　Ｆｅ、　Ｃｏ、　Ａｕなどの
導電金属化合物を蒸着し、ドライ型巻回蒸着フィルムコ
ンデンサーとして使用した時、経日によるコンデンサー
の容量減少がほとんど生じない。

（２）耐電圧が上昇する。特にフィルム厚さが８μｍ以
・下、好ましくは３μｍ〜０．５μｍの極薄物フィルム
を使うドライ型コンデンサーの時には、その効果が顕著
である。

（３）本発明フィルムの両面に金属蒸着が可能になシ、
従来のような蒸着時の寸法変化や金属蒸着面同志のすべ
りにくさ、ブロッキングなどの問題が発生しない。

（４）３μｍ以下の極薄物フィルムの製膜が可能になシ
、また。そのように薄いフィルムでも取り扱い性はすぐ
れている。

（５）　　コロナ放電開始電圧が上がシ、使用コンデン
サーや絶縁材料としての信頼性が向上する。

なお２本発明で使った次の用語の定義および測定法につ
いて説明する。

（１）水蒸気透過率はＪＩＳ　　Ｚ−０２０８に従い。

４０Ｃ・９０チＲＨで測定した値で　７〜２・日／フィ
ルム厚さ単位で表わす。

（２）極限粘度〔η〕は、ＡＳＴＭ　　Ｄ　　ｌ６０１
　　に従ってテトラリン中で測定したもので、　ｄＩ！
／ｇ単位で表わす。

（３）　　アイソタクチックインデックス（エエ）は。

試料のフィルムを約１の平方の大きさに切り。

これをソックスレー抽出器に入れ沸騰メチルアルコール
で６時間抽出する。抽出した試料を６０℃で６時間真空
乾燥する。これから重量Ｗ（ｍｇ）の試料をとり、これ
を再びソックスレー抽出器に入れて、沸騰Ｎ−へブタン
で６時間抽出する。次いで、この試料を取り出し、アセ
トンで十分洗浄した後、６０℃で６時間真空乾燥した後
９重量を測定する。その重量をＷ’（ｍｇ）とすると、
アイソタクチックインデックスは次式で求められる。

アイソタクチックインデックス（チ） ＝＝　（ｗ’／Ｗ）　ｘｌ　００ （４）　　ガラス転移温度（Ｔｇ　）は、サンプル１０
ｍｇを走査型熱量計ＤＳＣ−１１型（Ｐｅｒｋｉｎ　Ｅ
１ｍｅｒ社製）にセットし、窒素気流下に昇温速度４０
℃／分の速度で一２０ｃからスタートさせてサーモグラ
フを書かせ、ベースラインから吸熱ピークのずれる温度
と、もどる温度との算術平均値をとった温度をＴｇとす
る。　もちろん、サンプルが複合フィルムであってもこ
の方法で測定すればよい。

（５）　　臭素価は、ＪＩＳ　　Ｋ−２５４３−１９７
９によって測定する。試料油１００ｇ中の不飽和成分に
付加される臭素のｇ数をいう。

（６）屈折率Ｎは、　Ａｂｈｅの屈折計を用い、　Ｎａ
　−Ｄ線を光源とし、マウント液としてサリチル酸メチ
ルを用いて、接眼レンズの偏光板の方向を変えて特定方
向の屈折率を全反射法により測定する。

（７）天動（Ａｓｈ　）は、ＪＩＳ　ｃ２３３０に従っ
て測定した。

（８）接着力は、フィルムにＡＩ！を厚さ６００Ａ程度
にベルジャ型高真空蒸着装置にて、約１ｘ１０−５ａｍ
Ｈｇの真空度で蒸着し、その後、該蒸着面にセロファン
粘着テーフにチバン■製１セロテープ″を使用）をはり
つけ、急速にセロファンテープを剥離し、　　Ａ／蒸着
膜の剥離状態で評価する。

○：　Ａｌ！蒸着膜の剥離面積が９０％以上。

△：Ａｌ蒸着膜の剥離面積が９０％未満〜５０チ以上。

Ｘ　：　ＡＩ！ＩＩ膜の剥離面積が５０チ未満。

（９）表面平均粗さＲａおよび最大表面粗さＲ１１１ａ
ｘは。

ＪＩＳ　　ＢＯ６０１−１９７６に従いカットオフ０．
２５鵬で測定する。

叫　絶縁破壊電圧ＢＤＶは、ＡＳＴＭ　　Ｄ１４９に従
つて室温で測定した。゛ 〔実施例〕 次に実施例に基づいて本発明の実施態様を説明する。

実施例１〜６　比較例１〜６ ポリプロピレンとして、三井東圧■製三井“ノーブレン
”ＦＯ８５０（テトラリン中での測定極限粘度〔η）　
＝　２．２５４１７ｇ、アイソタクチックインデックス
エエ＝９９％、灰分１０　ｐｐｍ　）　ヲ用イ。

特定の水添石油樹脂として、エッソ化学四の無極性の水
添ポリジシクロペンタジェンを主成分とする１、′エス
コレツ″５６２０を用いた。該ポリプロピレン樹脂１０
０重量部に対し、＠ニスコレラ”５３２０を２５重量部
を均一にブレンドした原料（Ｉ）と、さらにポリプロピ
レンとして、〔η〕が１．６゜１工が９９％の低粘度ポ
リプロピレンからなる原料（ｎ）とを、それぞれ別の押
出機に供給し、溶融温度を２２０℃にして（ＩＩ）　／
　（Ｉ）　／　（ＩＩ）（、両表層（Ｉｆ）の厚さの和
をフィルム全体の厚さの１０％とした）からなる３層積
層フィルムを共押出したのち、８５℃に保たれたキャス
ティングドラム上にキャストして無延伸フィルムを得た
。該フィルムを直ちに１３５℃に保たれている熱風オー
プン加熱式縦延伸ロールに導入し、長手方向に７倍延伸
し、続いて１５８℃に加熱されたテンター内で横方向に
１０倍延伸し、１６０℃で５秒間、横方向に５チのリラ
ックスを許しながら熱処理をし、続いて炭酸ガスＣ０２
と窒素Ｎ２のみからなる混合ガス（Ｃｏ２／Ｎ２＝１０
／９０容積比）下で両面にコロナ放電処理をして、第１
表の実施例１〜６に示した６種類の厚さのフィルムを得
た。また、この実施例１〜６で用いた原料のうち、中央
のポリプロピレン層に添加した石油樹脂のみを除去した
比較例１〜６のフィルムを得た。

各フィルムの特性測定結果を第１表に示したが。

この結果から本発明フィルムの場合、フィルム厚さが薄
くなっても、すなわち８μｍ以下と薄くなってもフィル
ム内部にボイドが存在しないためか電気絶縁破壊電圧（
ＢＤＶ）は低下せず、高いＢＤＶ値で安定した値を示し
ている。さらにフィルム厚さが３μｍ以下と薄くなった
場合、従来のフィルムでは製膜できなかったが２本発明
フィルムの場合驚くべきことに０．５μｍもの薄いフィ
ルムが安定に製膜でき、しかも高いＢＤＶ値、ヤング率
を示していることがわかる。

また、比較例５の従来フィルムの場合、たとえ安定製膜
できたとしても、縦方向のヤング率が本発明の実施例５
に比べて低いため１巻回コンデンサーとしては取シ扱い
性が大幅に劣ることもわかる。

実施例７ 実施例３で得た６μｍのフィルムにＡＪとＺｎの等量混
合蒸着を真空度１　ｘ　１０””　ｍｍＨｇ中で１５０
ｍ／分の走行速度で両面に厚さ６００Ａに蒸着した。

得られた蒸着フィルムは表面平均粗さＲａが０．０１と
平滑なためか均一に金属が付着しており、原反フィルム
の寸法変化や、たるみ、シワの発生もなく、巻取ったフ
ィルムもブロッキングすることなく、易滑性を有してい
た。

該両面蒸着フィルムと、実施例乙のフィルムとを重ね合
わせ容量１００ＰＦの巻回コンデンサーを作成し、４０
℃・６５％ＲＨ下に６０日間放置前後の電気特性を調べ
たところ、容量は１００ＰＦとエージング前後でも容量
変化は全くなかった。

実施例８〜１０ 実施例５の製法において、低粘度ポリプロピレンンから
なる原料（Ｉｆ）の厚さ構成比のみを変更して実施例５
と全く同様にして２μｍ厚さの二軸配向フィルムを製膜
・評価を行ない第２表に示した。

このように表層厚みの全体厚みに占める割合は。

３０％未満のものが好ましいことがわかる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリプロピレン１００重量部に、実質的に二重結
   合および極性基を含まない石油樹脂、および実質的に二
   重結合および極性基を含まないテルペン樹脂から選ばれ
   た樹脂の１種以上が５〜１００重量部混合され、かつ該
   フィルムのガラス転移温度が１０〜８０℃であるコンデ
   ンサー用ポリプロピレンフィルム。