CN112638645B - 金属层一体型聚丙烯薄膜、薄膜电容器和金属层一体型聚丙烯薄膜的制造方法 - Google Patents

金属层一体型聚丙烯薄膜、薄膜电容器和金属层一体型聚丙烯薄膜的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种金属层一体型聚丙烯薄膜,其具有:聚丙烯薄膜;和,层叠于聚丙烯薄膜的单面或两面的金属层,将层叠金属层前的聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率设为A、金属层一体型聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率设为B时,热收缩率B与热收缩率A的热收缩率比[(热收缩率B)/(热收缩率A)]为0.25以上且0.60以下。

Description

金属层一体型聚丙烯薄膜、薄膜电容器和金属层一体型聚丙 烯薄膜的制造方法
技术领域
本发明(第1本发明和第2本发明)涉及金属层一体型聚丙烯薄膜、薄膜电容器和金属层一体型聚丙烯薄膜的制造方法。
背景技术
聚丙烯薄膜具有高的耐电压性、低的介电损耗特性等优异的电特性,且具有高的耐湿性。因此,广泛被用于电子设备、电气设备。具体而言,例如,用作高电压电容器;转换器、逆变器等电力转换电路的滤波器用电容器、平滑用电容器等中使用的薄膜。
特别是,近年来,聚丙烯薄膜开始被广泛用作用于控制电动汽车、混合动力汽车等的驱动发动机的逆变器电源设备用电容器。汽车等中使用的逆变器电源设备用电容器为小型、轻量、高容量,并且在宽温度范围(例如-40℃~90℃)下要求历经长时间的高可靠性。
此处,介电损耗是指,施加到电介质的电能的一部分以热能的形式损失,介质损耗角正切(以下,也称为“tanδ”)是表示介电损耗的程度的指标。tanδ由复阻抗的实数部(电阻)与虚数部(电抗)之比定义。tanδ的值越大,相对于所施加的电能,以热能的形式损失的比率越大。如果长时间使用电容器,则电容器的tanδ会由于各种原因而上升。tanδ上升时,在作为电容器使用的期间有时会产生大量的热,成为特性降低等可靠性受损的原因。因此,即使长时间使用,也要求tanδ的上升小。
专利文献1中有如下记载:一种电容器用聚丙烯薄膜,其长度方向的热收缩率为3.0%以下,宽度方向的热收缩率为0%以上且1.0%以下(参照权利要求1)。另外,记载了如下内容:电容器用聚丙烯薄膜的长度方向的热收缩率如果超过3.0%,则蒸镀加工时变得容易产生受到来自蒸镀金属的热所导致的褶皱,制造电容器时的热处理等高温工序中缺乏尺寸稳定性,无法得到稳定的电容器特性(段落[0008])。另外记载了如下内容:电容器用聚丙烯薄膜的宽度方向的热收缩率如果超过1.0%,则制造电容器时的热处理等高温工序中,电容器元件的端面卷曲而与喷镀金属的接触电阻增大,进而使电容器的介质损耗角正切恶化,因此,无法得到稳定的电容器特性(段落[0009])。专利文献1中,认为主旨在于,使蒸镀工序前的电容器用聚丙烯薄膜的热收缩率小于规定值,因此,通过减小层叠金属层前的电容器用聚丙烯薄膜的热收缩率,从而得到稳定的电容器特性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平11-273991号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,通常,聚丙烯薄膜具有热收缩的特性,因此,如专利文献1所述,为了减小层叠金属层前的聚丙烯薄膜的热收缩率,必须选择可以制造尽量不发生热收缩的聚丙烯薄膜的原料树脂。因此,存在原料树脂的选择的幅度变窄的问题。
另外,用于得到热收缩率小的聚丙烯薄膜(层叠金属层前的聚丙烯薄膜)的制造条件(例如浇铸片的制造条件(例如原料树脂的熔融温度、浇铸温度等)、将浇铸片拉伸形成聚丙烯薄膜时的拉伸处理条件(例如拉伸时的温度、拉伸倍率、辊隙压力等))条件设定存在趋于严苛的情况。
进而,用于减小聚丙烯薄膜的热收缩率的原料树脂的选择、制造条件的调整也存在要牺牲其他特性(例如耐电压特性等)的情况。
本发明(第1本发明和第2本发明)是鉴于上述课题而作出的,其目的在于,提供:确保聚丙烯薄膜的材料选择的余地、聚丙烯薄膜的制造条件的调整的余地、且能抑制喷镀金属电极的剥离的金属层一体型聚丙烯薄膜。另外,本发明(第1本发明和第2本发明)的目的在于,提供:具有该金属层一体型聚丙烯薄膜的薄膜电容器。另外,本发明(第1本发明和第2本发明)的目的在于,提供该金属层一体型聚丙烯薄膜的制造方法。
用于解决问题的方案
<第1本发明>
本发明人等对金属层一体型聚丙烯薄膜进行了深入研究。其结果,发现:如果与层叠金属层前的聚丙烯薄膜的热收缩率相比,在聚丙烯薄膜上层叠金属层后的金属层一体型聚丙烯薄膜的热收缩率大幅变化,则用作电容器时,喷镀金属电极的剥离被抑制。作为其理由,本发明人等推测是由于,如果与层叠金属层前的聚丙烯薄膜的热收缩率相比,在聚丙烯薄膜上层叠金属层后的金属层一体型聚丙烯薄膜的热收缩率大幅减少,则金属层一体型聚丙烯薄膜即使进一步受到热历程,也变得不易发生其以上的热收缩,可以抑制在制成电容器后经过长期使用所导致的、金属层一体型聚丙烯薄膜与喷镀金属电极的接触面的相对的错位。而且发现:通过采用下述构成,可以提供确保聚丙烯薄膜的材料选择的余地、聚丙烯薄膜的制造条件的调整的余地、且能抑制喷镀金属电极的剥离的金属层一体型聚丙烯薄膜,至此完成了第1本发明。
第1本发明的金属层一体型聚丙烯薄膜的特征在于,具有:
聚丙烯薄膜;和,
层叠于前述聚丙烯薄膜的单面或两面的金属层,
将层叠前述金属层前的前述聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率设为A、前述金属层一体型聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率设为B时,热收缩率B与热收缩率A的热收缩率比[(热收缩率B)/(热收缩率A)]为0.25以上且0.60以下。
根据前述构成,在前述聚丙烯薄膜的单面或两面层叠有金属层,因此,可以用于以聚丙烯薄膜为电介质、金属层为电极的薄膜电容器。
另外,根据前述构成,前述热收缩率比为0.60以下,因此,聚丙烯薄膜与层叠金属层前相比,层叠金属层后,可以说较大地收缩。亦即,前述热收缩率比为0.60以下,因此,该金属层一体型聚丙烯薄膜已经大幅热收缩,而且即使进一步受到热历程,也变得不易发生其以上的热收缩。其结果,可以抑制在制成电容器后经过长期使用所导致的、金属层一体型聚丙烯薄膜与喷镀金属电极的接触面的相对的错位,可以抑制喷镀金属电极的剥离。
另外,通常,聚丙烯薄膜具有热收缩的特性。因此,通过有意地使层叠金属层的工序中聚丙烯薄膜大幅收缩等,从而与层叠金属层前(在受到层叠金属层时的热之前)相比,较容易减小层叠金属层后的热收缩率(使前述热收缩率比为0.60以下)。即,第1本发明中,如果调整层叠金属层时的条件等,则可以使前述热收缩率比为0.60以下,因此,可以较宽地保持对于材料树脂的选择幅度。例如,几乎没有限制如专利文献1那样必须选择使层叠金属层前的聚丙烯薄膜的热收缩率变小的原料树脂。另外,也无需调整聚丙烯薄膜的制造条件,使得层叠金属层前的聚丙烯薄膜的热收缩率变小。
另外,前述热收缩率比为0.25以上,因此,尺寸稳定性优异。
如此,根据前述构成,前述热收缩率比为0.60以下,因此,可以确保聚丙烯薄膜的材料选择的余地、聚丙烯薄膜的制造条件的调整的余地,且前述热收缩率比为0.60以下,因此,可以抑制喷镀金属电极的剥离。
需要说明的是,专利文献1中似乎想要通过减小电容器用聚丙烯薄膜的宽度方向的热收缩率来抑制电容器元件的端面的卷曲,从而抑制喷镀金属电极的剥离。亦即,似乎想要抑制由于电容器用聚丙烯薄膜在从喷镀金属电极面离开的方向上收缩所导致的剥离。
另一方面,在第1本发明中,第一方向意图为MD方向(长度方向、流动方向、纵向)。而且,在第1本发明中,经卷绕的金属层一体型聚丙烯薄膜由于热收缩而卷边,试图抑制金属层一体型聚丙烯薄膜与喷镀金属电极的接触面的剪切剥离,所述剪切剥离是由于卷边而产生的。
如此,第1本发明与专利文献1中,在抑制喷镀金属电极的剥离的方面,目的虽然相同,但是作为解决方案完全不同。亦即,在第1本发明中,由于使前述热收缩率比设定为0.60以下,因此,抑制金属层一体型聚丙烯薄膜与喷镀金属电极的接触面的剪切剥离,而专利文献1中,通过减小电容器用聚丙烯薄膜的宽度方向的热收缩率,从而抑制由于电容器用聚丙烯薄膜在从喷镀金属电极面离开的方向上收缩所导致的剥离,解决方案完全不同。
前述构成的金属层一体型聚丙烯薄膜中,优选层叠前述金属层前的前述聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率A为2.0%以上且10.0%以下。
层叠金属层前的聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率A如果为2.0%以上且10.0%以下,则可以进一步确保聚丙烯薄膜的材料选择的余地、聚丙烯薄膜的制造条件的调整的余地。
前述构成的金属层一体型聚丙烯薄膜优选用于电容器。
前述金属层一体型聚丙烯薄膜可以确保聚丙烯薄膜的材料选择的余地、聚丙烯薄膜的制造条件的调整的余地,且能抑制喷镀金属电极的剥离,因此,可以适合作为电容器用使用。
前述构成的金属层一体型聚丙烯薄膜优选120℃下的前述第一方向的尺寸变化率为-0.40%以上。
金属层一体型聚丙烯薄膜的120℃下的第一方向的尺寸变化率如果为-0.40%以上,则在高温下用作电容器元件时,可以抑制薄膜的尺寸变化过度变大。其结果,可以更适合地抑制喷镀金属电极的剥离。
前述构成的金属层一体型聚丙烯薄膜中,优选前述聚丙烯薄膜的面取向系数ΔP为0.010~0.016。
前述聚丙烯薄膜的面取向系数ΔP如果处于前述范围内,则可以适当控制前述热收缩率比、且可以进一步降低高温且高电压下的绝缘击穿,故优选。
前述构成的聚丙烯薄膜优选进行了双轴拉伸。
前述聚丙烯薄膜如果进行了双轴拉伸,则前述聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率与双轴拉伸前相比有变大的倾向。因此,前述聚丙烯薄膜进行了双轴拉伸的情况下,容易得到前述热收缩率比成为0.60以下的金属层一体型聚丙烯薄膜。
另外,第1本发明的薄膜电容器的特征在于,具有经卷绕的前述金属层一体型聚丙烯薄膜、或具有多层层叠有前述金属层一体型聚丙烯薄膜的构成。
另外,第1本发明的金属层一体型聚丙烯薄膜的制造方法的特征在于,具备如下工序:
工序A,准备聚丙烯薄膜;和,
工序B,在前述工序A中准备的前述聚丙烯薄膜的单面或两面层叠金属层而得到金属层一体型聚丙烯薄膜,
将前述工序A中准备的前述聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率设为A、前述工序B中得到的前述金属层一体型聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率设为B时,热收缩率B与热收缩率A的热收缩率比[(热收缩率B)/(热收缩率A)]为0.25以上且0.60以下。
根据前述构成,只要采用前述热收缩率比成为0.25以上且0.60以下的原料树脂、制造条件即可,因此,可以确保用于制造该金属层一体型聚丙烯薄膜的材料选择的余地、制造条件的调整的余地。另外,前述热收缩率比为0.60以下,因此,用作电容器时,可以抑制喷镀金属电极的剥离。
前述工序A中准备的前述聚丙烯薄膜优选第一方向的热收缩率A为2.0%以上且10.0%以下。
层叠金属层前的聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率A如果为2.0%以上且10.0%以下,则可以进一步确保聚丙烯薄膜的材料选择的余地、聚丙烯薄膜的制造条件的调整的余地。
以上,对第1本发明进行了说明。
<第2本发明>
本发明人等对金属层一体型聚丙烯薄膜进行了深入研究。其结果,发现:金属层一体型聚丙烯薄膜的热收缩率如果小,则可以抑制在制成电容器后经过长期使用所导致的、金属层一体型聚丙烯薄膜与喷镀金属电极的接触面的相对的错位,因此,可抑制喷镀金属电极的剥离。另外发现:即使成为金属层一体型聚丙烯薄膜前的聚丙烯薄膜(层叠金属层前的聚丙烯薄膜)的热收缩率大,只要即将成为电容器前的金属层一体型聚丙烯薄膜的热收缩率小,就可以抑制喷镀金属电极的剥离。而且发现:通过采用下述构成,可以提供确保聚丙烯薄膜的材料选择的余地、聚丙烯薄膜的制造条件的调整的余地、且能抑制喷镀金属电极的剥离的金属层一体型聚丙烯薄膜,至此完成了第2本发明。
第2本发明的金属层一体型聚丙烯薄膜的特征在于,具有:
聚丙烯薄膜;和,
层叠于前述聚丙烯薄膜的单面或两面的金属层,
层叠前述金属层前的前述聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率A大于3.0%,
前述金属层一体型聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率B为2.4%以下。
根据前述构成,在前述聚丙烯薄膜的单面或两面层叠有金属层,因此,可以用于以聚丙烯薄膜为电介质、金属层为电极的薄膜电容器。
另外,根据前述构成,金属层一体型聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率B为2.4%以下,因此,可以抑制在制成电容器后经过长期使用所导致的、金属层一体型聚丙烯薄膜与喷镀金属电极的接触面的相对的错位。其结果,可以抑制喷镀金属电极的剥离。
另外,层叠金属层前的聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率A大于3.0%,因此,可以确保聚丙烯薄膜的材料选择的余地、聚丙烯薄膜的制造条件的调整的余地。亦即,几乎没有限制必须选择使层叠金属层前的聚丙烯薄膜的热收缩率变小的原料树脂。
如此,根据前述构成,层叠金属层前的聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率A大于3.0%,因此,可以确保聚丙烯薄膜的材料选择的余地、聚丙烯薄膜的制造条件的调整的余地,且金属层一体型聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率B为2.4%以下,因此,可以抑制喷镀金属电极的剥离。
需要说明的是,专利文献1中似乎想要通过减小电容器用聚丙烯薄膜的宽度方向的热收缩率来抑制电容器元件的端面的卷曲,从而抑制喷镀金属电极的剥离。亦即,似乎想要抑制由于电容器用聚丙烯薄膜在从喷镀金属电极面离开的方向上收缩所导致的剥离。
另一方面,在第2本发明中,第一方向意图为MD方向(长度方向、流动方向、纵向)。而且,在第2本发明中,经卷绕的金属层一体型聚丙烯薄膜由于热收缩而卷边,试图抑制金属层一体型聚丙烯薄膜与喷镀金属电极的接触面的剪切剥离,所述剪切剥离是由于卷边而产生的。
如此,第2本发明与专利文献1中,在抑制喷镀金属电极的剥离的方面,目的虽然相同,但是作为解决方案完全不同。亦即,在第2本发明中,由于使金属层一体型聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率(意图MD方向的热收缩率)设定为2.4%以下,因此,抑制金属层一体型聚丙烯薄膜与喷镀金属电极的接触面的剪切剥离,而专利文献1中,通过减小电容器用聚丙烯薄膜的宽度方向的热收缩率,从而抑制由于电容器用聚丙烯薄膜在从喷镀金属电极面离开的方向上收缩所导致的剥离,解决方案完全不同。
前述构成的金属层一体型聚丙烯薄膜中,优选层叠前述金属层前的前述聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率A大于3.5%。
层叠金属层前的聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率A如果大于3.5%,则可以进一步确保聚丙烯薄膜的材料选择的余地、聚丙烯薄膜的制造条件的调整的余地。
前述构成的金属层一体型聚丙烯薄膜优选120℃下的前述第一方向的尺寸变化率为-0.40%以上。
金属层一体型聚丙烯薄膜的120℃下的第一方向的尺寸变化率如果为-0.40%以上,则在高温下用作电容器元件时,可以抑制薄膜的尺寸变化过度变大。其结果,可以更适合地抑制喷镀金属电极的剥离。
前述构成的金属层一体型聚丙烯薄膜中,优选前述聚丙烯薄膜的面取向系数ΔP为0.010~0.016。
前述聚丙烯薄膜的面取向系数ΔP如果处于前述范围内,则适当地控制前述热收缩率A和前述热收缩率B,且可以进一步降低高温且高电压下的绝缘击穿,故优选。
前述构成的金属层一体型聚丙烯薄膜优选用于电容器。
前述金属层一体型聚丙烯薄膜可以确保聚丙烯薄膜的材料选择的余地、聚丙烯薄膜的制造条件的调整的余地,且可以抑制喷镀金属电极的剥离,因此,可以适合作为电容器用使用。
前述构成的聚丙烯薄膜优选进行了双轴拉伸。
前述聚丙烯薄膜如果进行了双轴拉伸,则前述聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率与双轴拉伸前相比有变大的倾向。因此,前述聚丙烯薄膜进行了双轴拉伸的情况下,第一方向的热收缩率容易得到大于3.0%。
另外,第2本发明的薄膜电容器的特征在于,具有经卷绕的前述金属层一体型聚丙烯薄膜,或具有多层层叠有前述金属层一体型聚丙烯薄膜的构成。
另外,第2本发明的金属层一体型聚丙烯薄膜的制造方法的特征在于,具备如下工序:
工序A,准备第一方向的热收缩率A大于3.0%的聚丙烯薄膜;和,
工序B,在前述工序A中准备的前述聚丙烯薄膜的单面或两面层叠金属层而得到金属层一体型聚丙烯薄膜,
前述工序B中得到的金属层一体型聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率B为2.4%以下。
根据前述构成,只要准备第一方向的热收缩率A大于3.0%的聚丙烯薄膜就可以确保聚丙烯薄膜的材料选择的余地、聚丙烯薄膜的制造条件的调整的余地。另外,前述工序B中得到的金属层一体型聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率B为2.4%以下,因此,用作电容器时,可以抑制喷镀金属电极的剥离。
前述工序A中准备的前述聚丙烯薄膜优选第一方向的热收缩率A大于3.5%。
层叠金属层前的聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率A如果大于3.5%,则可以进一步确保聚丙烯薄膜的材料选择的余地、聚丙烯薄膜的制造条件的调整的余地。
以上,对第2本发明进行了说明。
发明的效果
根据本发明(第1本发明和第2本发明),可以提供:确保聚丙烯薄膜的材料选择的余地、聚丙烯薄膜的制造条件的调整的余地、且能抑制喷镀金属电极的剥离的金属层一体型聚丙烯薄膜。另外,可以提供:具有该金属层一体型聚丙烯薄膜的薄膜电容器。另外,可以提供该金属层一体型聚丙烯薄膜的制造方法。
附图说明
图1为用于说明作为实施例、比较例制作的金属层一体型聚丙烯薄膜的示意性立体图。
图2为用于说明实施例、比较例的金属层一体型聚丙烯薄膜的制造方法的示意图。
具体实施方式
以下,对于本发明(第1本发明和第2本发明)的实施方式进行说明。但是,本发明(第1本发明和第2本发明)不仅限定于这些实施方式。
本说明书中,“含有”和“包含”的表现包括“含有”、“包含”、“实质上由……构成”和“仅由……构成”的概念。
本说明书中,“元件”、“电容器”、“电容器元件”、“薄膜电容器”是指相同含义。
本发明(第1本发明和第2本发明)的实施方式的聚丙烯薄膜不是微孔性薄膜,因此,不具有大量孔隙。本发明(第1本发明和第2本发明)的实施方式的聚丙烯薄膜可以由2层以上的多层构成,优选由单层构成。
<第1本发明的实施方式>
以下,对第1本发明的实施方式进行说明。
第1本发明的实施方式(以下,也称为“第1实施方式”)的金属层一体型聚丙烯薄膜具有:
聚丙烯薄膜;和,
层叠于前述聚丙烯薄膜的单面或两面的金属层,
将层叠前述金属层前的前述聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率设为A、前述金属层一体型聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率设为B时,热收缩率B与热收缩率A的热收缩率比[(热收缩率B)/(热收缩率A)]为0.25以上且0.60以下。
本说明书中,第一方向意图为聚丙烯薄膜的MD方向(纵向(Machine Direction))。亦即,第1实施方式和后述的第2实施方式中,第一方向优选为MD方向。但是,第1实施方式和第2实施方式中第一方向不限定于MD方向,可以使任意方向为第一方向。以下,对第一方向为MD方向的情况进行说明。需要说明的是,本说明书中,与MD方向正交的方向为TD方向(TransverseDirection)(也称为“宽度方向、横向”)。
本说明书中,喷镀金属电极是指,设于层叠有金属层一体型聚丙烯薄膜的侧面的、电连接于作为内部电极的金属层的外部电极。
对于第1实施方式的金属层一体型聚丙烯薄膜,热收缩率B与热收缩率A的热收缩率比[(热收缩率B)/(热收缩率A)]为0.60以下、优选0.58以下、更优选0.55以下、进一步优选0.49以下、特别优选0.48以下。前述热收缩率比为0.60以下,因此,聚丙烯薄膜与层叠金属层前相比,层叠金属层后,可以说较大地收缩。亦即,前述热收缩率比为0.60以下,因此,该金属层一体型聚丙烯薄膜已经大幅热收缩,而且即使进一步受到热历程,也变得不易发生其以上的热收缩。其结果,可以抑制在制成电容器后经过长期使用所导致的、金属层一体型聚丙烯薄膜与喷镀金属电极的接触面的相对的错位,可以抑制喷镀金属电极的剥离。
另外,通常,聚丙烯薄膜具有热收缩的特性。因此,通过在层叠金属层的工序中使聚丙烯薄膜有意地大幅收缩等,与层叠金属层前(受到层叠金属层时的热之前)相比,较容易减小层叠金属层后的热收缩率(使前述热收缩率比为0.60以下)。即,第1实施方式中,如果调整层叠金属层时的条件等,则可以使前述热收缩率比为0.60以下,因此,可以较宽地保持对于材料树脂的选择幅度。例如,几乎没有限制如专利文献1那样必须选择使层叠金属层前的聚丙烯薄膜的热收缩率变小的原料树脂。另外,也无需调整聚丙烯薄膜的制造条件,使得层叠金属层前的聚丙烯薄膜的热收缩率变小。
另外,前述热收缩率比为0.25以上、优选0.28以上、更优选0.30以上、进一步优选0.40以上、特别优选0.45以上。前述热收缩率比为0.25以上,因此,元件卷绕后的热处理时尺寸稳定性优异。
如此,根据第1实施方式的金属层一体型聚丙烯薄膜,前述热收缩率比为0.60以下,因此,可以确保聚丙烯薄膜的材料选择的余地、聚丙烯薄膜的制造条件的调整的余地,且前述热收缩率比为0.60以下,因此,可以抑制喷镀金属电极的剥离。这一点也由实施例阐明。
<金属层一体型聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率B的测定方法>
将金属层一体型聚丙烯薄膜切成宽度20mm、长度130mm的长方形,制作测定用样品。此时,将第一方向(第1实施方式中MD方向)作为长度方向切出。准备前述测定用样品3条。需要说明的是,金属层一体型聚丙烯薄膜中,在聚丙烯薄膜上存在有形成金属层的部分与未形成金属层的部分的情况下(金属层在聚丙烯薄膜上进行了图案形成的情况下),切出测定样品时,切出宽度20mm、长度130mm的整体形成有金属层的部分且不是重边的部分。接着,用尺子测量测定用样品的长度100mm的部位,对该部位标注标记线。接着,将3个测定用样品在120℃的热风循环式恒温槽内在无载荷下保持15分钟。之后,在室温(23℃)下冷却,测定尺寸。将120℃加热后的尺寸相对于加热前的尺寸100mm的变化率作为热收缩率B。具体而言,如下述式所示。
(热收缩率B)=[[(加热前的尺寸)-(加热后的尺寸)]/(加热前的尺寸)]×100(%)
需要说明的是,对于此处记载的以外的测定条件,依据JIS C 2151:2006的“21.尺寸变化”。
更详细地基于实施例中记载的方法。
前述热收缩率A的测定方法中,作为前述测定用样品,使用层叠金属层前的聚丙烯薄膜代替金属层一体型聚丙烯薄膜,除此之外,与前述热收缩率B的测定方法同样。
前述热收缩率比的调整方法没有特别限定。例如,可以根据目的从各种材料(原料树脂等)中选择材料,而且调整热收缩率B。亦即,只要调整热收缩率B,就可以使前述热收缩率比为0.25以上且0.60以下,因此,可以确保聚丙烯薄膜的材料选择的余地。
前述热收缩率B的调整方法没有特别限定,例如,可以在聚丙烯薄膜上层叠金属层时的条件下进行调整。作为在聚丙烯薄膜上层叠金属层时的具体条件,例如可以举出(i)冷却辊的温度、(ii)蒸发源的温度、(iii)金属层的厚度等。
为了抑制聚丙烯薄膜不耐受热,通常大多较低地设定冷却辊的温度,但如果较高地设定冷却辊的温度,则层叠金属层时可以使聚丙烯薄膜大幅热收缩,有可以减小得到的金属层一体型聚丙烯薄膜的热收缩率B的倾向。如果可以减小前述热收缩率B,则容易使前述收缩率比为0.6以下。
蒸发源的温度如果较高地设定,则层叠金属层时可以使聚丙烯薄膜大幅热收缩,有可以减小得到的金属层一体型聚丙烯薄膜的热收缩率B的倾向。如果可以减小前述热收缩率B,则容易使前述收缩率比为0.6以下。
金属层的厚度越厚,为了层叠金属层而变得越长时间地暴露于热。因此,如果较厚地设定金属层的厚度,则层叠金属层时通过长时间地暴露于热,从而可以使聚丙烯薄膜大幅热收缩,有可以减小得到的金属层一体型聚丙烯薄膜的热收缩率B的倾向。如果可以减小前述热收缩率B,则容易使前述收缩率比为0.6以下。
作为前述热收缩率B的调整方法的另一例,可以举出如下方法:在聚丙烯薄膜上层叠金属层后,进而,进行后加热处理。通过进行后加热处理,从而可以使成为制品前的金属层一体型聚丙烯薄膜热收缩,其结果,可以减小作为制品的金属层一体型聚丙烯薄膜的热收缩率B。如果可以减小前述热收缩率B,则容易使前述收缩率比为0.6以下。
前述热收缩率B优选2.4%以下、更优选2.3%以下、进一步优选2.2%以下、特别优选2.1%以下。前述热收缩率B如果为2.4%以下,则可以进一步抑制在制成电容器后经过长期使用所导致的、金属层一体型聚丙烯薄膜与喷镀金属电极的接触面的相对的错位。其结果,可以进一步抑制喷镀金属电极的剥离。这一点也由实施例阐明。前述热收缩率B例如为0.5%以上、0.8%以上、1.0%以上等。前述热收缩率B如果为0.5%以上,则元件卷绕后的热处理时,元件适合地卷边。其结果,薄膜间的空隙被除去,形状稳定化。另外,可以改善耐电压性。
前述热收缩率A(层叠金属层前的聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率)优选2.0%以上、更优选3.1%以上、进一步优选3.5%以上、特别优选4.0%以上。前述热收缩率A如果为2.0%以上,则可以进一步确保聚丙烯薄膜的材料选择的余地、聚丙烯薄膜的制造条件的调整的余地。亦即,几乎没有限制必须选择使层叠金属层前的聚丙烯薄膜的热收缩率(热收缩率A)变小的原料树脂。前述热收缩率A的上限没有特别限定,从聚丙烯薄膜的制造上的观点出发,例如为9.0%以下、8.0%以下、7.5%以下等。
如上述,第1实施方式中,作为聚丙烯薄膜,优选使用热收缩率A为2.0%以上者。即,无需制造热收缩率A小的聚丙烯薄膜。因此,可以确保聚丙烯薄膜的材料选择的余地。因此,得到前述热收缩率A为2.0%以上的聚丙烯薄膜是较容易的,可以从各种材料(原料树脂等)中选择。
前述金属层一体型聚丙烯薄膜的厚度优选0.8μm以上、更优选1.2μm以上、进一步优选1.5μm以上、特别优选2.0μm以上。另外,前述聚丙烯薄膜的厚度优选3.5μm以下、更优选3.0μm以下、进一步优选2.9μm以下、特别优选2.8μm以下。
前述金属层一体型聚丙烯薄膜的厚度是指如下值:使用CITIZENFINEDEVICE CO.,LTD.制的纸厚测定器MEI-11在100±10kPa下进行测定,除此之外,依据JIS-C2330而测定。
前述金属层一体型聚丙烯薄膜中,120℃下的第一方向的尺寸变化率优选-0.40%以上、更优选-0.30%以上、进一步优选-0.26%以上。120℃下的第一方向的尺寸变化率如果为-0.40%以上,则在高温下用作电容器元件时,可以抑制薄膜的尺寸变化过度变大。其结果,可以更适合地抑制喷镀金属电极的剥离。120℃下的第一方向的尺寸变化率优选0.30%以下、更优选0%以下、进一步优选-0.01%以下、特别优选-0.05%以下。
第1实施方式中,120℃下的第一方向的尺寸变化率可以根据蒸发源的温度、金属层的厚度等而控制。例如,将第一方向作为MD方向的情况下,有蒸发源的温度越低,MD尺寸变化率沿负方向越变大的倾向。另外,例如,将第一方向作为MD方向的情况下,有金属层的厚度越厚,MD尺寸变化率沿负方向越变大的倾向(亦即,作为MD尺寸变化率的值,有变得更低的倾向)。
前述120℃下的第一方向的尺寸变化率是以TMA法测定的值,更详细地基于实施例中记载的方法。
以下,对作为层叠金属层后的制品的金属层一体型聚丙烯薄膜所具备的聚丙烯薄膜进行说明。即,以下只要没有特殊说明,则对于层叠金属层前或层叠金属层后,除非另有说明,否则记为“聚丙烯薄膜”时均是指层叠金属层后的聚丙烯薄膜。
前述聚丙烯薄膜的厚度优选0.8μm以上、更优选1.2μm以上、进一步优选1.5μm以上、特别优选2.0μm以上。另外,前述聚丙烯薄膜的厚度优选3.5μm以下、更优选3.0μm以下、进一步优选2.9μm以下、特别优选2.8μm以下。
前述聚丙烯薄膜的厚度如果为3.0μm以下,则可以增大制成电容器元件时的每单位体积的静电容量,因此,可以适合作为电容器用使用。另外,从薄膜的制膜稳定性的观点、和抑制热收缩率B变大的观点(抑制前述收缩率比变得超过0.6的观点)出发,前述聚丙烯薄膜的厚度可以设为0.8μm以上。
关于这一点,以下详细地进行说明。
聚丙烯薄膜的厚度越薄,越可以增大每单位体积的静电容量。更具体而言进行说明时,静电容量C使用介电常数ε、电极面积S、电介质厚度d(聚丙烯薄膜的厚度d)如以下表示。
C=εS/d
此处,薄膜电容器的情况下,电极的厚度与聚丙烯薄膜(电介质)的厚度相比薄3个数量级以上,因此,如果忽视电极的体积,则电容器的体积V如以下表示。
V=Sd
因此,根据上述2个式子,每单位体积的静电容量C/V如以下表示。
C/V=ε/d2
由上述式可知,每单位体积的静电容量(C/V)与聚丙烯薄膜厚度的平方成反比例。另外,介电常数ε由使用的材料确定。如此可知,只要不变更材料,除变薄厚度之外,就无法改善每单位体积的静电容量(C/V)。
需要说明的是,电极面积对每单位体积的静电容量(C/V)无影响。关于这一点,以下进行说明。
假定卷绕相同的材料、相同的厚度的薄膜制作电容器的情况。例如,增加股数(卷数),卷绕10倍长(增大10倍电极面积)。如此,静电容量成为10倍,但体积也成为10倍,因此,即使电极面积变化,每单位体积的静电容量(C/V)也不变化。
上述说明是为了容易理解而理想化的。亦即,实际上,例如,由于薄膜间有时存在有微量空隙、有电极端处的边缘效应的影响等而根据面积每单位体积的静电容量(C/V)的值有时可见一些变化。然而,通常,可以理解为每单位体积的静电容量(C/V)由聚丙烯薄膜厚度确定。
根据以上,在担保耐电压性的范围内,前述聚丙烯薄膜的厚度优选尽量薄。因此,前述聚丙烯薄膜的厚度优选3.0μm以下。
另一方面,有聚丙烯薄膜的厚度如果变薄,则前述热收缩率B变大的倾向。而且,前述热收缩率B如果变大,则前述收缩率比也变大。因此,厚度如果过薄,则制成电容器后经过长期使用时喷镀金属电极发生剥离的担心增大。因此,前述聚丙烯薄膜的厚度优选0.8μm以上。
本发明(第1本发明和第2本发明)和本说明书中的前述聚丙烯薄膜的厚度通过从前述金属层一体型聚丙烯薄膜的厚度中减去金属层的厚度(由膜电阻换算的金属层的厚度)而得到者来进行限定。
金属层一体型聚丙烯薄膜中的金属层的厚度优选0.1~10nm。金属层的厚度为0.1~10nm的情况下,金属层一体型聚丙烯薄膜的厚度与前述聚丙烯薄膜的厚度在本实施例中记载的测定方法中示出同等程度的值。
前述聚丙烯薄膜可以为双轴拉伸薄膜,也可以为单轴拉伸薄膜,还可以为无拉伸薄膜。其中,优选双轴拉伸薄膜。前述聚丙烯薄膜如果进行了双轴拉伸,则前述聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率与进行双轴拉伸前相比有变大的倾向。因此,前述聚丙烯薄膜进行了双轴拉伸的情况下,容易得到前述热收缩率比成为0.60以下的金属层一体型聚丙烯薄膜。
前述聚丙烯薄膜的面取向系数ΔP优选0.010~0.016、更优选0.011~0.0155、进一步优选0.0115~0.015。
前述聚丙烯薄膜的面取向系数ΔP如果处于前述范围内,则可以适当地控制前述热收缩率比,且可以进一步降低高温且高电压下的绝缘击穿,故优选。
<面取向系数ΔP>
本说明书中,“面取向系数ΔP”是指,由通过光学双折射测定求出的相对于聚丙烯薄膜的厚度方向的双折射值ΔNyz和ΔNxz的值而算出的面取向系数ΔP(其中,ΔP=(ΔNyz+ΔNxz)/2)。
本说明书中,相对于聚丙烯薄膜的厚度方向的“双折射值ΔNyz”是指,通过光学双折射测定求出的相对于厚度方向的双折射值ΔNyz。更具体而言,将薄膜的面内方向的主轴作为x轴和y轴,另外,将薄膜的厚度方向(相对于面内方向的法线方向)作为z轴,面内方向中,将折射率更高的方向的慢轴作为x轴时,从y轴方向的三维折射率中减去z轴方向的三维折射率而得到的值成为双折射值ΔNyz。
另外,本说明书中,相对于聚丙烯薄膜的厚度方向的“双折射值ΔNxz”是指,通过光学双折射测定求出的相对于厚度方向的双折射值ΔNxz,更具体而言,从x轴(慢轴)方向的三维折射率中减去z轴方向的三维折射率而得到的值成为双折射值ΔNxz。
第1实施方式和后述的第2实施方式中,为了测定相对于聚丙烯薄膜的厚度方向的“双折射值ΔNyz”,具体而言,使用大塚电子株式会社制、相位差测定装置RE-100。延迟量(相位差)的测定用倾斜法进行。更具体而言,将薄膜的面内方向的主轴作为x轴和y轴,另外,将薄膜的厚度方向(相对于面内方向的法线方向)作为z轴,面内方向中,将折射率更高的方向的慢轴作为x轴。将x轴作为倾斜轴,求出在0°~50°的范围内相对于z轴倾斜每10°时的各延迟量值。由得到的延迟量值,利用非专利文献“粟屋裕、高分子材料的偏光显微镜入门,105~120页、2001年”中记载的方法,计算相对于厚度方向(z轴方向)的y轴方向的双折射ΔNyz。首先,对于各倾斜角φ,求出将测得的延迟量值R除以实施了倾斜校正的厚度d而得到的R/d。对于φ=10°、20°、30°、40°、50°各自的R/d,求出与φ=0°的R/d之差,将它们进一步除以sin2r(r:折射角),将得到值作为各φ中的双折射ΔNzy,反转正负的符号,作为双折射值ΔNyz。作为φ=20°、30°、40°、50°中的ΔNyz的平均值,算出双折射值ΔNyz。需要说明的是,例如,依次拉伸法中,TD方向(宽度方向)的拉伸倍率高于MD方向(流动方向)的拉伸倍率的情况下,TD方向成为慢轴(x轴),MD方向成为y轴。另外,使用聚丙烯的情况下,对于聚丙烯的各倾斜角中的折射角r的值使用前述文献的109页中记载的值。
另外,第1实施方式和后述的第2实施方式中,相对于聚丙烯薄膜的厚度方向的“双折射值ΔNxz”如下算出:由将倾斜角φ=0°下测得的上述延迟量值R除以厚度d而得到的值,除以前述中求出的ΔNzy,算出双折射值ΔNxz。
前述面取向系数的更具体的测定方法基于实施例中记载的方法。
前述聚丙烯薄膜包含聚丙烯树脂,前述热收缩率比只要为0.25以上且0.60以下就不特别限定其构成材料。
前述聚丙烯树脂的含量相对于聚丙烯薄膜整体(将聚丙烯薄膜整体设为100质量%时),优选90质量%以上、更优选95质量%以上。前述聚丙烯树脂的含量的上限相对于聚丙烯薄膜整体,例如为100质量%、98质量%等。前述聚丙烯树脂可以单独包含一种聚丙烯树脂,也可以包含二种以上的聚丙烯树脂。前述聚丙烯树脂优选均聚聚丙烯树脂。
此处,前述聚丙烯薄膜中所含的聚丙烯树脂为二种以上的情况下,将含量多者的聚丙烯树脂在本说明书中称为“主成分的聚丙烯树脂”。另外,前述聚丙烯薄膜中所含的聚丙烯树脂为一种的情况下,将该聚丙烯树脂在本说明书中称为“主成分的聚丙烯树脂。
以下,本说明书中,在没有特别说明是否为主成分的情况下称为“聚丙烯树脂”时,只要没有特别限定,就是指作为主成分的聚丙烯树脂和主成分以外的聚丙烯树脂这两者。例如,记载为“前述聚丙烯树脂的重均分子量Mw优选为25万以上且45万以下。”的情况是指,优选作为主成分的聚丙烯树脂的重均分子量Mw为25万以上且45万以下、和主成分以外的聚丙烯树脂的重均分子量Mw优选为25万以上且45万以下这两者。
前述聚丙烯树脂的重均分子量Mw优选25万以上且45万以下、更优选25万以上且40万以下。前述聚丙烯树脂的重均分子量Mw如果为25万以上且45万以下,则树脂流动性变得适度。其结果,容易控制浇铸坯料片的厚度,变得容易制作厚度均匀性良好且薄的拉伸薄膜。另外,从双轴拉伸聚丙烯薄膜的力学特性、热-机械特性、拉伸成型性等的观点出发,重均分子量Mw也优选25万以上且45万以下。使用2种以上聚丙烯树脂的情况下,优选组合使用上述Mw为25万以上且低于33万的聚丙烯树脂与上述Mw为33万以上且45万以下的聚丙烯树脂。
前述聚丙烯树脂的数均分子量Mn优选30000以上且53000以下、更优选33000以上且52000以下。
前述聚丙烯树脂的z平均分子量Mz优选500000以上且2100000以下、更优选700000以上且1700000以下。
前述聚丙烯树脂的分子量分布[(重均分子量Mw)/(数均分子量Mn)]优选5以上且12以下、更优选5以上且11以下、进一步优选5以上且10以下。前述聚丙烯树脂的分子量分布[(重均分子量Mw)/(数均分子量Mn)]如果为5以上且12以下,则双轴拉伸时可以得到适度的树脂流动性,变得容易得到无厚度不均的极薄化了的双轴拉伸聚丙烯薄膜,故优选。
前述聚丙烯树脂的分子量分布[(z平均分子量Mz)/(数均分子量Mn)]优选10以上且70以下、更优选15以上且60以下、进一步优选15以上且50以下。
本说明书中,前述聚丙烯树脂的重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)、z平均分子量(Mz)和分子量分布(Mw/Mn和Mz/Mn)为使用凝胶渗透色谱(GPC)装置而测定的值。更具体而言,是使用东曹株式会社制的差示折光计(RI)内置型高温GPC测定机的HLC-8121GPC-HT(商品名)而测定的值。作为GPC柱,连接东曹株式会社制的3根TSKgel GMHHR-H(20)HT而使用。将柱温设定为140℃,使作为洗脱液的三氯苯以1.0ml/10分钟的流速流动,得到Mw和Mn的测定值。使用东曹株式会社制的标准聚苯乙烯,制成涉及其分子量M的标准曲线,将测定值换算为聚苯乙烯值,得到Mw、Mn和Mz。此处,将标准聚苯乙烯的分子量M的10为底的对数称为对数分子量(“Log(M)”)。
对于前述聚丙烯树脂,分子量微分分布曲线中,从对数分子量Log(M)=4.5时的微分分布值中减去Log(M)=6.0时的微分分布值而得到的差(以下,也称为“微分分布值差DM”)优选-5%以上且14%以下、更优选-4%以上且12%以下、进一步优选-4%以上且10%以下。
需要说明的是,“从对数分子量Log(M)=4.5时的微分分布值中减去Log(M)=6.0时的微分分布值而得到的差(微分分布值差DM)为-5%以上且14%以下”是指,根据前述聚丙烯树脂所具有的Mw的值,比较作为低分子量侧的分子量1万~10万的成分(以下,也称为“低分子量成分”)的代表性的分布值的对数分子量Log(M)=4.5的成分、与作为高分子量侧的分子量100万左右的成分(以下,也称为“高分子量成分”)的代表性的分布值的Log(M)=6.0左右的成分时,差值为正的情况下,可以理解为低分子量成分者多,差值为负的情况下,可以理解为高分子量成分者多。
亦即,例如,将分子量分布Mw/Mn为5~12的情况作为例子时,即使分子量分布Mw/Mn为5~12,也只不过单纯地表示分子量分布幅度的宽窄,甚至不知道其中的高分子量成分、低分子量成分的量的关系。因此,从树脂流动性、拉伸成型性、厚度均匀性的观点出发,对于前述聚丙烯树脂,将分子量1万~10万的成分与分子量100万的成分相比,优选以微分分布值差成为-5%以上且14%以下的方式使用聚丙烯树脂。
前述微分分布值是使用GPC如下得到的值。使用通过GPC的示差折射(RI)检测计得到的、表示强度相对于时间的曲线(通常也称为“溶出曲线”)。使用利用标准聚苯乙烯得到的标准曲线,将时间轴转换为对数分子量(Log(M)),从而将溶出曲线转换为表示相对于Log(M)的强度的曲线。RI检测强度与成分浓度处于比例关系,因此,将表示强度的曲线的总面积作为100%时,可以得到相对于对数分子量Log(M)的积分分布曲线。微分分布曲线通过将该积分分布曲线用Log(M)微分而得到。因此,“微分分布”是指,浓度分数相对于分子量的微分分布。由该曲线,读取特定的Log(M)时的微分分布值。
前述聚丙烯树脂的内消旋五单元组分率([mmmm])优选低于98.0%、更优选97.5%以下、进一步优选97.4%以下、特别优选97.0%以下。另外,前述内消旋五单元组分率优选94.0%以上、更优选94.5%以上、进一步优选95.0%以上。内消旋五单元组分率如果为前述数值范围内,则根据适度高的立构规整性而树脂的结晶性适度改善,初始耐电压性和历经长时间的耐电压性改善,另一方面,根据成型为浇铸坯料片时的适度的固化(结晶)速度而可以得到期望的拉伸性。
内消旋五单元组分率([mmmm])为通过高温核磁共振(NMR)测定而能得到的立构规整性的指标。本说明书中,内消旋五单元组分率([mmmm])是指,利用日本电子株式会社制、高温型傅里叶变换核磁共振装置(高温FT-NMR)、JNM-ECP500而测得的值。观测核为13C(125MHz),测定温度为135℃,溶解聚丙烯树脂的溶剂使用的是邻二氯苯(ODCB:ODCB与氘代ODCB的混合溶剂(混合比=4/1)。利用高温NMR的测定方法例如可以参照“日本分析化学·高分子分析研究恳谈会编、新版高分子分析手册、纪伊国屋书店、1995年、第610页”中记载的方法而进行。内消旋五单元组分率([mmmm])的更详细的测定方法基于实施例中记载的方法。
前述聚丙烯树脂的庚烷不溶性物(HI)优选96.0%以上で、更优选97.0%以上。另外,前述聚丙烯树脂的庚烷不溶性物(HI)优选99.5%以下、更优选99.0%以下。此处,庚烷不溶性物越多,表示树脂的立构规整性越高。前述庚烷不溶性物(HI)如果为96.0%以上且99.5%以下,则根据适度高的立构规整性而树脂的结晶性适度改善,高温下的耐电压性改善。另一方面,成型为浇铸坯料片时的固化(结晶)的速度变得适度,具有适度的拉伸性。庚烷不溶性物(HI)的测定方法基于实施例中记载的方法。
前述聚丙烯树脂的熔体流动速率(MFR)优选1.0~8.0g/10分钟、更优选1.5~7.0g/10分钟、进一步优选2.0~6.0g/10分钟。前述聚丙烯树脂的熔体流动速率的测定方法基于实施例中记载的方法。
前述聚丙烯薄膜中所含的聚丙烯树脂为二种以上的情况下,主成分的聚丙烯树脂优选的是,至少重均分子量Mw为25万以上且低于34.5万、MFR为4~8g/10分钟。另外,前述聚丙烯薄膜中所含的聚丙烯树脂为二种以上的情况下,主成分以外的聚丙烯树脂优选的是,至少重均分子量Mw为34.5万以上且45万以下、MFR为1g/10分钟以上且低于4g/10分钟(进一步优选1g/10分钟以上且3.9g/10分钟以下)。
前述聚丙烯树脂可以用通常公知的聚合方法制造。作为前述聚合方法,例如可以示例气相聚合法、本体聚合法和淤浆聚合法。
聚合可以为使用1个聚合反应机的单级(一级)聚合,也可以为使用了2个以上的聚合反应器的多级聚合。另外,聚合可以在反应器中添加氢或共聚单体作为分子量调节剂而进行。
聚合时的催化剂中,可以使用通常公知的齐格勒-纳塔催化剂,只要可以得到前述聚丙烯树脂就没有特别限定。前述催化剂可以包含助催化剂成分、供体。通过调整催化剂、聚合条件,从而可以控制分子量、分子量分布、立构规整性等。
前述聚丙烯树脂的分子量分布等可以通过树脂混合(共混)而调整。例如可以举出如下方法:混合分子量、分子量分布彼此不同的2种以上的树脂。通常,主树脂中将树脂整体设为100质量%时使平均分子量高于其的树脂或平均分子量低于其的树脂形成主树脂为55质量%以上且90质量%以下的2种聚丙烯混合体系容易进行低分子量成分量的调整,故优选。
需要说明的是,采用前述混合调整方法的情况下,作为平均分子量的目标,可以使用熔体流动速率(MFR)。上述情况下,从调整时的便利性的观点出发,优选主树脂与添加树脂的MFR之差事先设为1~30g/10分钟左右。
作为进行树脂混合的方法,没有特别限制,可以举出如下方法:用混合机等将主树脂与添加树脂的聚合粉、或粒料进行干混的方法;将主树脂与添加树脂的聚合粉或粒料供给至混炼机,进行熔融混炼而得到共混树脂的方法。
前述混合机、前述混炼机没有特别限制。前述混炼机可以为单螺杆型、双螺杆型、其以上的多螺杆型中的任意者。双螺杆以上的螺杆型的情况下,可以为同方向旋转、不同方向旋转中的任意混炼型。
利用熔融混炼的共混的情况下,只要可以得到的良好的混炼物就对混炼温度没有特别限制。通常,为200℃~300℃的范围,从抑制树脂的劣化的观点出发,优选230℃~270℃。另外,为了抑制树脂混炼混合时的劣化,可以在混炼机中吹扫氮气等非活性气体。熔融混炼后的树脂通常可以利用公知的造粒机,球形化为适当的大小。由此,可以得到混合聚丙烯原料树脂粒料。
将聚丙烯树脂作为基准(100重量份),源自聚丙烯原料树脂中所含的聚合催化剂残渣等的总灰分优选50ppm以下。
为了抑制具有极性的低分子成分的生成、且改善作为电容器的电特性,前述总灰分(聚丙烯原料树脂中所含的总灰分)优选5ppm以上且35ppm以下、更优选5ppm以上且30ppm以下、进一步优选10ppm以上且25ppm以下。
前述聚丙烯薄膜可以包含添加剂。“添加剂”只要是通常为聚丙烯树脂中所使用的添加剂,且可以得到前述热收缩率比成为0.25以上且0.6以下的聚丙烯薄膜就没有特别限制。
作为前述添加剂,例如可以举出抗氧化剂、氯吸收剂、紫外线吸收剂、润滑剂、增塑剂、阻燃化剂、抗静电剂、无机填料、有机填料等。作为前述无机填料,可以举出钛酸钡、钛酸锶、氧化铝等。前述聚丙烯树脂可以以不对前述聚丙烯薄膜造成不良影响的量包含前述添加剂。
使用前述金属层一体型聚丙烯薄膜作为电容器时,前述金属层作为电极发挥功能。作为前述金属层中使用的金属,例如可以使用锌、铅、银、铬、铝、铜、镍等金属单质、这些多种混合物、它们的合金等,但如果考虑环境、经济性和电容器性能等,则优选锌、铝。
接着,对第1实施方式的金属层一体型聚丙烯薄膜的制造方法进行说明。需要说明的是,第1本发明的金属层一体型聚丙烯薄膜优选以以下中说明的金属层一体型聚丙烯薄膜的制造方法制造,但也可以不以以下中说明的金属层一体型聚丙烯薄膜的制造方法制造。
第1实施方式的金属层一体型聚丙烯薄膜的制造方法至少具备如下工序:
工序A,准备聚丙烯薄膜;和,
工序B,在前述工序A中准备的前述聚丙烯薄膜的单面或两面层叠金属层而得到金属层一体型聚丙烯薄膜,
将前述工序A中准备的前述聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率设为A、前述工序B中得到的前述金属层一体型聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率设为B时,热收缩率B与热收缩率A的热收缩率比[(热收缩率B)/(热收缩率A)]为0.25以上且0.6以下。
首先,对工序A进行说明。
将前述聚丙烯薄膜形成双轴拉伸聚丙烯薄膜的情况下,用于制造双轴拉伸聚丙烯薄膜的拉伸前的浇铸坯料片可以如下制作。其中,第1实施方式的浇铸坯料片的制造方法不限定于以下中记载的方法。
首先,将树脂粒料、干式混合后的树脂粒料、或预先进行熔融混炼而制作的树脂粒料供给至挤出机,并加热熔融。
熔融混炼的温度根据热塑性树脂的种类而不同,聚丙烯树脂的情况下,加热熔融时的挤出机设定温度优选220~280℃、更优选230~270℃。另外,加热熔融时的树脂温度优选220~280℃、更优选230~270℃。加热熔融时的树脂温度是用插入至挤出机的温度计测定的值。
需要说明的是,加热熔融时的挤出机设定温度、树脂温度也考虑使用的树脂的物性而选择。需要说明的是,通过使加热熔融时的树脂温度为前述数值范围内,从而也可以抑制树脂的劣化。
接着,使用T模头将熔融树脂挤出为片状,在至少1个以上的金属鼓上使其冷却、固化,从而成型为未拉伸的浇铸坯料片。
前述金属鼓的表面温度(挤出后、最初接触的金属鼓的温度)优选50~100℃、更优选60~80℃。前述金属鼓的表面温度可以根据使用的树脂的物性等而确定。
前述浇铸坯料片的厚度只要可以得到前述聚丙烯薄膜就没有特别限制,通常优选0.05mm~2mm、更优选0.1mm~1mm。
第1实施方式的聚丙烯薄膜可以如下适合地制作。其中,第1实施方式的聚丙烯薄膜的制作方法不限定于以下中记载的方法。
前述聚丙烯薄膜可以通过对前述树脂浇铸坯料片进行拉伸处理而制造。拉伸优选沿纵向和横向双轴取向的双轴拉伸,作为拉伸方法,优选依次双轴拉伸方法。作为依次双轴拉伸方法,例如,首先,将浇铸坯料片保持为100~170℃的温度,通过设有速度差的辊间,沿MD方向(流动方向、纵向)拉伸至3~7倍。辊隙压力设为0.35~0.5MPa。
MD方向拉伸时的温度优选100~170℃、更优选120~160℃、进一步优选130~150℃另外,MD方向拉伸时的拉伸倍率优选3~7倍、更优选4~6倍、进一步优选4~5倍。另外,MD方向拉伸时的辊隙压力优选0.35~0.45MPa、更优选0.36~0.44MPa、进一步优选0.37~0.43MPa。MD方向拉伸时的辊隙压力越高,加热收缩率越容易变小,MD方向拉伸时的辊隙压力越低,加热收缩率越容易变大。
沿MD方向进行拉伸后,将该片导入至拉幅机,沿TD方向(横向、宽度方向)拉伸至3~11倍。TD方向上的拉伸时的温度优选155~170℃。之后,松弛至2~10倍,实施热固定。由以上,可以得到双轴拉伸聚丙烯薄膜。
对于前述聚丙烯薄膜,在金属蒸镀加工工序等后续工序中、出于提高粘接特性的目的,在拉伸和热固定工序结束后,可以以在线或离线进行电晕放电处理。电晕放电处理可以利用公知的方法进行。作为气氛气体,优选使用空气、二氧化碳气体、氮气气体、或它们的混合气体而进行。
如以上,可以得到聚丙烯薄膜。可以特别适合得到第一方向的热收缩率A为2.0%以上且10.0%以下的聚丙烯薄膜。
以上,对准备聚丙烯薄膜的工序A进行了说明。
接着,对在前述工序A中准备的前述聚丙烯薄膜的单面或两面层叠金属层而得到金属层一体型聚丙烯薄膜的工序B进行说明。其中,第1实施方式的工序B不限定于以下中记载的工序。
工序B中,为了作为电容器加工,在前述聚丙烯薄膜的单面或两面层叠金属层,得到金属层一体型聚丙烯薄膜。
作为在前述聚丙烯薄膜的单面或两面层叠金属层的方法,例如可以示例真空蒸镀法、溅射法。从生产率和经济性等的观点出发,优选真空蒸镀法。作为真空蒸镀法,通常可以示例坩埚法式、线方式等,但没有特别限定,可以适宜选择最佳的方式。
作为前述真空蒸镀法中的蒸镀条件,冷却辊的温度优选-23℃以上、更优选-22℃以上、进一步优选-20℃以上。使冷却辊的温度为-23℃以上的情况下,层叠金属层时可以使聚丙烯薄膜大幅热收缩,有可以减小得到的金属层一体型聚丙烯薄膜的热收缩率B的倾向。如果可以减小前述热收缩率B,则容易使前述收缩率比为0.6以下。从防止聚丙烯薄膜的不耐受热的观点出发,前述冷却辊的温度优选-18℃以下、更优选-19℃以下。
前述真空蒸镀法中,蒸发源的温度以通电量控制。作为前述真空蒸镀法中的蒸镀条件,对蒸发源的通电量优选650A以上、更优选700A以上、进一步优选800A以上。如果增加前述通电量(如果较高地设定蒸发源的温度),则层叠金属层时可以使聚丙烯薄膜大幅热收缩,有可以减小得到的金属层一体型聚丙烯薄膜的热收缩率B的倾向。如果可以减小前述热收缩率B,则容易使前述收缩率比为0.6以下。从防止聚丙烯薄膜的不耐受热的观点出发,前述通电量优选900A以下、更优选850A以下。
前述真空蒸镀法中,金属层的厚度以膜电阻控制。作为前述真空蒸镀法中的蒸镀条件,为铝膜的情况下,膜电阻优选20Ω/sq以下、更优选17Ω/sq以下。为锌膜的情况下,膜电阻优选5Ω/sq以下、更优选4Ω/sq以下。前述膜电阻小是指,金属层的厚度厚。如果减小前述膜电阻(如果增厚金属层的厚度),则为了层叠金属层变得长时间暴露于热。因此,如果较厚地设定,则层叠金属层时长时间暴露于热,从而可以使聚丙烯薄膜大幅热收缩,有可以减小得到的金属层一体型聚丙烯薄膜的热收缩率B的倾向。如果可以减小前述热收缩率B,则容易使前述收缩率比为0.6以下。从自恢复性(Self-healing性)的观点出发,为铝膜的情况下,前述膜电阻优选1Ω/sq以上、更优选5Ω/sq以上。为锌膜的情况下,前述膜电阻优选1Ω/sq以上、更优选2Ω/sq以上。需要说明的是,自恢复性是指,在聚丙烯薄膜中产生缺陷部分等时,蒸镀层的金属由于施加能量或电容器本身所具有的能量而瞬时蒸散,从而电容器的功能得以恢复的性质。
前述金属层的厚度(膜电阻)可以根据蒸镀线速度和蒸发源的温度而调整。
通过蒸镀而层叠金属层时的边界图案没有特别限定,从改善电容器的保安性等特性的方面出发,优选对薄膜的单个面上实施包含鱼网图案乃至T边界图案之类的、所谓特殊边界的图案。从保安性提高、防止电容器的破坏、短路等的方面出发,也是有效的。
形成边界的方法为带法、油法等一般公知的方法,可以没有任何限制地使用。
作为前述工序B,可以在前述聚丙烯薄膜的单面或两面层叠金属层后,进而,进行后加热处理。通过进行后加热处理,从而可以使成为制品前的金属层一体型聚丙烯薄膜热收缩,其结果,可以减小作为制品的金属层一体型聚丙烯薄膜的热收缩率B。如果减小前述热收缩率B,则容易使前述收缩率比为0.6以下。作为后加热处理的条件,例如可以举出加热至120~130℃的硅油的涂布等。
以上,对前述收缩率比为0.25以上且0.60以下的金属层一体型聚丙烯薄膜的制造方法的一例进行了说明。
前述金属层一体型聚丙烯薄膜可以以以往公知的方法进行层叠,或可以进行卷绕形成薄膜电容器。
以上,对第1实施方式(第1本发明的实施方式)进行了说明。
<第2本发明的实施方式>
以下,对第2本发明的实施方式进行说明。需要说明的是,第2本发明的实施方式的金属层一体型聚丙烯薄膜无需如第1本发明的实施方式那样热收缩率B与热收缩率A的热收缩率比[(热收缩率B)/(热收缩率A)]为0.25以上且0.60以下。
第2本发明的实施方式(以下,也称为“第2实施方式”)的金属层一体型聚丙烯薄膜具有:
聚丙烯薄膜;和,
层叠于前述聚丙烯薄膜的单面或两面的金属层,
层叠前述金属层前的前述聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率A大于3.0%,
前述金属层一体型聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率B为2.4%以下。
第2实施方式的金属层一体型聚丙烯薄膜的金属层一体型聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率B为2.4%以下、优选2.3%以下、更优选2.2%以下、进一步优选2.1%以下。前述热收缩率B为2.4%以下,因此,可以抑制在制成电容器后经过长期使用所导致的、金属层一体型聚丙烯薄膜与喷镀金属电极的接触面的相对的错位。其结果,可以抑制喷镀金属电极的剥离。这一点也由实施例阐明。前述热收缩率B例如为0.5%以上、0.8%以上、1.0%以上等。前述热收缩率B如果为0.5%以上,则元件卷绕后的热处理时,元件适合地卷边。其结果,薄膜间的空隙被除去,形状稳定化。另外,可以改善耐电压性。前述热收缩率B的测定方法如第1实施方式的项中所说明。
前述热收缩率B的调整方法没有特别限定,例如可以采用第1实施方式的项中说明的方法。
第2实施方式的金属层一体型聚丙烯薄膜中,热收缩率A(层叠金属层前的聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率)大于3.0%、优选3.1%以上、更优选3.5%以上、进一步优选4.0%以上。前述热收缩率A大于3.0%,因此,可以确保聚丙烯薄膜的材料选择的余地、聚丙烯薄膜的制造条件的调整的余地。亦即,几乎没有限制必须选择使层叠金属层前的聚丙烯薄膜的热收缩率变小的原料树脂。前述热收缩率A的上限没有特别限定,从聚丙烯薄膜的制造上的观点出发,例如为9.0%以下,8.0%以下,7.5%以下等。
前述热收缩率A的测定方法如第1实施方式的项中所说明。
如上述,第2实施方式中,作为聚丙烯薄膜,使用热收缩率A大于3.0%者。即,无需制造热收缩率A小的聚丙烯薄膜。因此,可以确保聚丙烯薄膜的材料选择的余地。因此,得到前述热收缩率A大于3.0%的聚丙烯薄膜是较容易的,可以从各种材料(原料树脂等)中选择。
前述热收缩率B与前述热收缩率A的热收缩率比[(热收缩率B)/(热收缩率A)]优选0.65以下、更优选0.62以下、进一步优选0.60以下。前述热收缩率比如果为0.65以下,则聚丙烯薄膜与层叠金属层前相比,可以说层叠金属层后较大幅地收缩。亦即,前述热收缩率比如果为0.65以下,则该金属层一体型聚丙烯薄膜已经大幅热收缩,而且即使进一步经受热历程,也变得不易发生其以上的热收缩。其结果,用作电容器时,可以进一步抑制喷镀金属电极的剥离。前述热收缩率比优选小者,例如可以设为0.20以上、0.25以上、0.28以上等。
前述金属层一体型聚丙烯薄膜的厚度优选为“第1本发明的实施方式”的项中说明的数值范围内。
前述金属层一体型聚丙烯薄膜的120℃下的第一方向的尺寸变化率优选为“第1本发明的实施方式”的项中说明的数值范围内。前述120℃下的第一方向的尺寸变化率的控制方法没有特别限定,例如可以采用第1实施方式的项中说明的方法。
以下,对作为层叠金属层后的制品的金属层一体型聚丙烯薄膜所具备的聚丙烯薄膜进行说明。即,以下只要没有特殊说明,则对于层叠金属层前或层叠金属层后,除非另有说明,否则记为“聚丙烯薄膜”时均是指层叠金属层后的聚丙烯薄膜。
前述聚丙烯薄膜的厚度优选为“第1本发明的实施方式”的项中说明的数值范围内。
金属层一体型聚丙烯薄膜中的金属层的厚度优选为“第1本发明的实施方式”的项中说明的数值范围内。
前述聚丙烯薄膜可以为双轴拉伸薄膜,也可以为单轴拉伸薄膜,还可以为无拉伸薄膜。其中,优选双轴拉伸薄膜。前述聚丙烯薄膜如果进行了双轴拉伸,则前述聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率与进行双轴拉伸前相比有变大的倾向。因此,前述聚丙烯薄膜进行了双轴拉伸的情况下,容易得到第一方向的热收缩率大于3.0%的聚丙烯薄膜。
前述聚丙烯薄膜的面取向系数ΔP优选0.010~0.016、更优选0.011~0.0155、进一步优选0.0115~0.015。
前述聚丙烯薄膜的面取向系数ΔP如果处于前述范围内,则可以适当控制前述热收缩率B与前述热收缩率A,且可以进一步降低高温且高电压下的绝缘击穿,故优选。
对面取向系数ΔP的详细情况,如第1实施方式的项中所说明。
前述聚丙烯薄膜包含聚丙烯树脂,层叠金属层前的聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率A如果大于3.0%,则其构成材料没有特别限定。
前述聚丙烯树脂的含量可以采用与“第1本发明的实施方式”的项中说明者同样的构成。
作为前述聚丙烯树脂,可以采用“第1本发明的实施方式”的项中说明的聚丙烯树脂。
源自聚丙烯原料树脂中所含的聚合催化剂残渣等的总灰分优选为“第1本发明的实施方式”的项中说明的数值范围内。
前述聚丙烯薄膜可以包含添加剂。作为前述添加剂,可以采用与“第1本发明的实施方式”的项中说明的添加剂。
前述金属层在将前述金属层一体型聚丙烯薄膜作为电容器使用时作为电极发挥功能。作为前述金属层中使用的金属,可以采用与“第1本发明的实施方式”的项中说明的金属。
接着,对第2实施方式的金属层一体型聚丙烯薄膜的制造方法进行说明。需要说明的是,第2本发明的金属层一体型聚丙烯薄膜优选以以下中说明的金属层一体型聚丙烯薄膜的制造方法制造,但也可以不以以下中说明的金属层一体型聚丙烯薄膜的制造方法制造。
第2实施方式的金属层一体型聚丙烯薄膜的制造方法至少具备如下工序:
工序A,准备第一方向的热收缩率A大于3.0%的聚丙烯薄膜;和,
工序B,在前述工序A中准备的前述聚丙烯薄膜的单面或两面层叠金属层而得到金属层一体型聚丙烯薄膜,
前述工序B中得到的金属层一体型聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率B为2.4%以下。
作为前述工序A和前述工序B的详细情况,可以采用第1实施方式的项中说明的工序A和工序B。
亦即,如果采用第1实施方式的项中说明的工序A,则可以得到第一方向的热收缩率A大于3.0%的聚丙烯薄膜。
另外,如果采用第1实施方式的项中说明的工序B,则可以得到第一方向的热收缩率B为2.4%以下的金属层一体型聚丙烯薄膜。
前述金属层一体型聚丙烯薄膜可以以以往公知的方法进行层叠,或进行卷绕制成薄膜电容器。
以上,对第2实施方式(第2本发明的实施方式)进行说明。
实施例
以下,关于本发明(第1本发明和第2本发明),利用实施例详细地进行说明,但本发明(第1本发明和第2本发明)只要不超过其主旨就不限定于以下的实施例。
需要说明的是,以下的实施例为第1本发明的实施例、且为第2本发明的实施例。
〔聚丙烯树脂〕
将为了制造实施例和比较例的聚丙烯薄膜而使用的聚丙烯树脂示于表1。
树脂A为Prime Polymer Co.,Ltd.制的制品(添加作为抗氧化剂的Irganox(注册商标)1010 5000ppm、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷20ppm、在造粒机中进行熔融混炼,从而实施过氧化分解处理并调整了分子量分布的树脂)。
树脂B为Prime Polymer Co.,Ltd.制的制品(添加了作为抗氧化剂的Irganox(注册商标)1010 5000ppm的树脂)。
树脂C为大韩油化工业株式会社制的HPT-1(添加了作为抗氧化剂的Irganox(注册商标)1010 5000ppm的树脂)。
表1中示出各树脂的重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)、z平均分子量(Mz)、分子量分布(Mw/Mn)和分子量分布(Mz/Mn)。这些值为原料树脂粒料的形态下的值。测定方法如以下所述。树脂A、树脂B和树脂C均为均聚聚丙烯树脂。
<聚丙烯树脂的重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)、z平均分子量(Mz)、分子量分布(Mw/Mn)和分子量分布(Mz/Mn)的测定>
使用GPC(凝胶渗透色谱法),在以下的条件下,测定各树脂的重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)、z平均分子量(Mz)、分子量分布(Mw/Mn)和分子量分布(Mz/Mn)。
具体而言,使用作为东曹株式会社制的差示折光计(RI)内置型高温GPC装置的HLC-8121GPC-HT型。作为柱,连接东曹株式会社制的TSKgel GMHHR-H(20)HT 3根而使用。在140℃的柱温下,使作为洗脱液的三氯苯以1.0ml/分钟的流速流动并测定。使用东曹株式会社制的标准聚苯乙烯制作标准曲线,将测得的分子量的值换算为聚苯乙烯的值,得到重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)和z平均分子量(Mz)。使用该Mw和Mn的值,得到分子量分布(Mw/Mn)。另外,使用该Mz和Mn的值,得到分子量分布(Mz/Mn)。
<对数分子量log(M)=4.5时的微分分布值与对数分子量log(M)=6.0时的微分分布值之差(微分分布值差DM)的测定>
对于各树脂,以如下方法得到对数分子量log(M)=4.5时的微分分布值、对数分子量log(M)=6.0时的微分分布值。首先,利用使用上述标准聚苯乙烯制作的标准曲线,将使用RI检测计检测的强度分布的时间曲线(溶出曲线)转换为相对于上述标准聚苯乙烯的分子量M(Log(M))的分布曲线。接着,得到相对于将分布曲线的总面积设为100%时的Log(M)的积分分布曲线后,将该积分分布曲线用Log(M)进行微分,从而得到相对于Log(M)的微分分布曲线。由该微分分布曲线,读取Log(M)=4.5和Log(M)=6.0时的微分分布值。将Log(M)=4.5时的微分分布值与Log(M)=6.0时的微分分布值之差作为微分分布值差DM。需要说明的是,得到微分分布曲线为止的一系列的操作使用内置于使用的GPC测定装置的解析软件而进行。将结果示于表1。
<内消旋五单元组分率([mmmm])的测定>
使各树脂溶解于溶剂,使用高温型傅里叶变换核磁共振装置(高温FT-NMR),在以下的条件下测定。将结果示于表1。
高温型核磁共振(NMR)装置:日本电子株式会社制、高温型傅里叶变换核磁共振装置(高温FT-NMR)、JNM-ECP500
观测核:13C(125MHz)
测定温度:135℃
溶剂:邻二氯苯(ODCB:ODCB与氘代ODCB的混合溶剂(混合比=4/1))
测定模式:信号单脉冲质子宽带解耦环
脉冲幅度:9.1μsec(45°脉冲)
脉冲间隔:5.5秒
累积次数:4500次
位移基准:CH3(mmmm)=21.7ppm
表示立构规整性度的五单元组分率根据源自同方向排列的单元组“内消旋(m)”与不同方向排列的单元组“消旋(r)”这5单元组(五单元组)的组合(mmmm、mrrm等)的各信号的强度积分值以百分率(%)算出。关于源自mmmm、mrrm等的各信号的归属,例如将“T.Hayashietal.,Polymer,29卷,138页(1988)”等光谱的记载作为参考。
<庚烷不溶性物(HI)的测定>
对于各树脂,压制成型为10mm×35mm×0.3mm,制作约3g的测定用样品。接着,加入庚烷约150mL,进行索格利特萃取8小时。根据萃取前后的试样质量算出庚烷不溶性物。将结果示于表1。
<熔体流动速率(MFR)的测定>
对于各树脂,用东洋精机株式会社的熔融指数测定仪,依据JIS K 7210的条件M而测定原料树脂粒料的形态下的熔体流动速率(MFR)。具体而言,首先,在将试验温度设为230℃的机筒内,插入称量为4g的试样,在2.16kg的载荷下预热3.5分钟。之后,测定在30秒内从底孔挤出的试样的重量,求出MFR(g/10分钟)。重复上述测定3次,将其平均值作为MFR的测定值。将结果示于表1。
[表1]
Figure BDA0002947152940000351
使用上述树脂,制作聚丙烯薄膜和金属层一体型聚丙烯薄膜,对其物性进行评价。
<聚丙烯薄膜的制作>
(制造例1)
将树脂A供给至挤出机,在255℃的温度下进行熔融后,使用T模头进行挤出,缠绕于表面温度保持为94℃的金属鼓并固化,制作厚度约120μm的浇铸坯料片。使得到的浇铸坯料片在139℃的温度下通过设有速度差的辊间,沿MD方向(流动方向)拉伸至4.8倍,立即冷却至室温(23℃)。此时,辊隙压力设为0.40MPa。
接着,导入至拉幅机,在163℃的温度下沿TD方向(宽度方向)拉伸至10倍,得到双轴拉伸聚丙烯薄膜。
此处,辊隙压力是指,在为了纵拉伸而设有速度差的2根辊中的旋转速度快的辊(位于MD方向的拉伸开始的部位的辊)的上方设置辊隙辊,薄膜通过前述速度快的辊与前述辊隙辊之间时对该薄膜施加的压力。
(制造例2)
将树脂B与树脂C进行干混。混合比率以质量比计设为(树脂B):(树脂C)=60:40。之后,将干混后的树脂供给至挤出机,在255℃的温度下进行熔融后,用T模头进行挤出,缠绕于保持表面温度为91.5℃的金属鼓并固化,制作厚度约120μm的浇铸坯料片。使得到的浇铸坯料片在139℃的温度下通过设有速度差的辊间,沿MD方向(流动方向)拉伸至4.8倍,立即冷却至室温(23℃)。此时,辊隙压力设为0.40MPa。接着,导入至拉幅机,在163℃的温度下,沿TD方向(宽度方向)拉伸至10倍,得到双轴拉伸聚丙烯薄膜。
(制造例3)
使辊隙压力为0.30MPa代替0.40MPa,除此之外,与制造例2同样地得到双轴拉伸聚丙烯薄膜。
<层叠金属层前的聚丙烯薄膜的MD方向的热收缩率A的测定>
将制造例中制造的聚丙烯薄膜切成宽度20mm、长度130mm的长方形,制作测定用样品。此时,将MD方向作为长度方向并切出。准备前述测定用样品3条。接着,用尺子测量长度100mm的部位,在该部位标记标记线。接着,将3个测定用样品在120℃的热风循环式恒温槽内以无载荷保持15分钟。之后,冷却至室温(23℃),测定尺寸。将120℃加热后的尺寸相对于加热前的尺寸100mm的变化率作为热收缩率A。具体而言,如下述式所示。
(热收缩率A)=[[(加热前的尺寸)-(加热后的尺寸)]/(加热前的尺寸)]×100(%)
需要说明的是,对于此处记载的以外的条件,依据JIS C 2151:2006的“21.尺寸变化”。将结果示于表2。
<金属层一体型聚丙烯薄膜的制作>
使用蒸镀装置(ULVAC,Inc.制、制品名:卷取式真空蒸镀装置EWE-060),在表2所示的蒸镀条件下,在各制造例中得到的聚丙烯薄膜上层叠金属层,得到实施例、比较例的金属层一体型聚丙烯薄膜。具体而言,如下述,得到实施例、比较例的金属层一体型聚丙烯薄膜。实施例和比较例的金属层一体型聚丙烯薄膜的厚度均为2.5μm。需要说明的是,金属层一体型聚丙烯薄膜的厚度用CITIZENFINEDEVICE CO.,LTD.制的纸厚测定器MEI-11在100±10kPa下测定,除此之外,依据JIS-C2330而测定。
图1为用于说明作为实施例、比较例制作的金属层一体型聚丙烯薄膜的示意性立体图。
如图1所示,作为实施例、比较例制作的金属层一体型聚丙烯薄膜1具有:聚丙烯薄膜2;和,以残留绝缘边界4的方式层叠于聚丙烯薄膜2上的金属蒸镀电极3。金属蒸镀电极3具有:以与聚丙烯薄膜2直接接触的方式层叠于聚丙烯薄膜2上的金属蒸镀层3a;和,形成于金属蒸镀层3a的一部分上表面的电极取出部3b。电极取出部3b是被称为所谓重边的部分。
图2为用于说明实施例、比较例的金属层一体型聚丙烯薄膜的制造方法的示意图。作为实施例、比较例制作的金属层一体型聚丙烯薄膜通过以下中说明的制造装置而制造。
如图2所示,金属层一体型聚丙烯薄膜的制造装置具备:电介质薄膜供给部101、绝缘边界形成部102、图案形成部103、蒸镀部104和卷取辊105。
电介质薄膜供给部101支撑卷绕有聚丙烯薄膜2(制造例中制作的聚丙烯薄膜)的电介质薄膜辊2R,供给电介质薄膜2。从电介质薄膜辊2R供给的聚丙烯薄膜2被输送至绝缘边界形成部102。
绝缘边界形成部102中,在聚丙烯薄膜2的面2a涂布对应于绝缘边界4的图案的图案的油而形成油掩模。油掩模用于防止蒸镀工序中金属颗粒附着于在金属层一体型聚丙烯薄膜1中成为绝缘边界的部分。绝缘边界形成部102使贮藏于油罐的油气化,并将油从设置在罐的喷嘴(狭缝)直接涂布到聚丙烯薄膜2的一个面2a而形成油掩模。
图案形成部103中,在聚丙烯薄膜2的一个面2a上,以大致对应于金属蒸镀层3a的电极图案的图案涂布油,形成油掩模。油掩模用于防止蒸镀工序中金属颗粒附着于在金属层一体型聚丙烯薄膜1中成为纵边界、横边界的部分。图案形成部103具有:油罐103a、网纹辊103b、转印辊103c、版辊103d和背辊103e。油罐103a将贮藏的油气化并从喷嘴喷出。网纹辊103b与转印辊103c在其外周面从油罐103a的喷嘴喷出的油附着的状态下旋转。背辊103隔着聚丙烯薄膜2与版辊103d对置,并与聚丙烯薄膜2的面2b抵接。
通过了绝缘边界形成部102和图案形成部103的聚丙烯薄膜2被输送至蒸镀部104。
蒸镀部104具备:金属蒸气生成部104a、104b、以及与金属蒸气生成部104a、104b隔着聚丙烯薄膜2对置的冷却辊104c。金属蒸气生成部104a供给至通过向作为金属蒸镀层3a的材料的金属线流通电流而加热的舟皿上,从而产生金属蒸气,使该金属蒸气蒸镀至聚丙烯薄膜2的面2a。金属蒸气生成部104b将作为电极取出部3b的材料的金属加热并使其蒸发而产生金属蒸气,通过金属蒸气生成部104a,重叠在先形成于聚丙烯薄膜2的面2a上的金属蒸镀层3a上并被蒸镀。由此,电极取出部3b部分的金属蒸镀层变得比除此以外的部分的金属蒸镀层还厚,形成重边结构。需要说明的是,金属蒸气生成部104a、104b中产生的金属蒸气会附着在形成于聚丙烯薄膜2的面2a上的油掩模以外的部分,从而形成金属蒸镀电极3。冷却辊104b与聚丙烯薄膜2抵接,将聚丙烯薄膜2冷却。
金属蒸气的温度根据流通的电流量(通电量)而变高。
金属蒸镀层3a的厚度以膜电阻(每单位面积的电阻值)管理。电阻值与厚度成反比例,因此,成为膜电阻越低,膜厚越厚的关系。
在聚丙烯薄膜2上由蒸镀部104形成金属蒸镀电极3从而形成的金属层一体型聚丙烯薄膜1被输送至取辊105并被卷取。
使用上述制造装置,在聚丙烯薄膜2的面2a上形成金属蒸镀电极3,得到金属层一体型聚丙烯薄膜1。
金属层一体型聚丙烯薄膜的厚度用CITIZENFINEDEVICE CO.,LTD.制的纸厚测定器MEI-11在100±10kPa下进行测定,除此之外,依据JIS-C2330而测定。
<膜电阻的测定方法>
使用Mitsubishi Chemical Analytech Co.,Ltd.制、低电阻电阻率计LorestaGXMCP-T610,在制作后的金属层一体型聚丙烯薄膜上接触探针并测定。测定在薄膜宽度方向的中央附近(不是电极取出部3b的部位)的实心部分5个部位进行,将平均值作为膜电阻。
<金属层一体型聚丙烯薄膜的MD方向的热收缩率B的测定>
将实施例、比较例中得到的金属层一体型聚丙烯薄膜切成宽度20mm、长度130mm的长方形,制作测定用样品。此时,将MD方向作为长度方向并切出。准备前述测定用样品3条。接着,用尺子测量长度100mm的部位,在该部位标记标记线。接着,将3个测定用样品在120℃的热风循环式恒温槽内以无载荷保持15分钟。之后,冷却至室温(23℃),测定尺寸。将120℃加热后的尺寸相对于加热前的尺寸100mm的变化率作为热收缩率B。具体而言,如下述式所示。
(热收缩率B)=[[(加热前的尺寸)-(加热后的尺寸)]/(加热前的尺寸)]×100(%)
需要说明的是,对于此处记载的以外的测定条件,依据JIS C 2151:2006的“21.尺寸变化”。将结果示于表2。
另外,表2中,也一并示出热收缩率B与热收缩率A的热收缩率比[(热收缩率B)/(热收缩率A)]。
<面取向系数的测定>
<延迟量值>
首先,如下述,通过倾斜法测定实施例、比较例的聚丙烯薄膜的延迟量(相位差)值。
测定机:大塚电子株式会社制延迟量测定装置RE-100
光源:波长550nm的LED光源
测定方法:通过如下的倾斜法,测定延迟量值的角度依赖性。将薄膜的面内方向的主轴设为x轴和y轴,另外,将薄膜的厚度方向(相对于面内方向的法线方向)设为z轴,将面内方向中、折射率更高的方向的慢轴设为x轴时,将x轴作为倾斜轴,在0°~50°的范围内,求出相对于z轴每10°地倾斜时的各延迟量值。例如,依次拉伸法中,TD方向(宽度方向)的拉伸倍率高于MD方向(流动方向)的拉伸倍率的情况下,TD方向成为慢轴(x轴)、MD方向成为y轴。
<双折射值和面取向系数ΔP>
由延迟量值,如非专利文献“粟屋裕、高分子材料的偏光显微镜入门、105~120页、2001年”中记载,如下算出面取向系数ΔP。
首先,相对于各倾斜角φ,求出测得的延迟量值R除以实施了倾斜校正的厚度d而得到的R/d。对于φ=10°、20°、30°、40°、50°的各R/d,求出与φ=0°的R/d之差,将它们进一步除以sin2r(r:折射角),将作为各φ下的双折射ΔNzy,倒转正负的符号,作为双折射值ΔNyz。作为φ=20°、30°、40°、50°下的ΔNyz的平均值,算出双折射值ΔNyz。
接着,由在倾斜角φ=0°下测得的延迟量值R除以厚度d而得到的值,除以前述中求出的ΔNzy,算出双折射值ΔNxz。
最后,将双折射值的ΔNyz和ΔNxz代入至式:ΔP=(ΔNyz+ΔNxz)/2,求出ΔP。需要说明的是,关于聚丙烯的、各倾斜角φ下的折射角r的值使用的是,前述非专利文献的109页中记载的值。将结果示于表2。
<热冲击试验前后的tanδ的增加率和静电容量的变化率>
[电容器的制作]
将实施例、比较例中制成的金属层一体型聚丙烯薄膜分切成60mm宽。接着,使2张金属层一体型聚丙烯薄膜相对合并。使用株式会社皆藤制作所制自动卷取机3KAW-N2型,将相对合并的前述金属层一体型聚丙烯薄膜在卷取张力250g、接触压力880g、卷取速度4m/s下进行1137股卷绕。元件卷绕后的元件边以载荷5.9kg/cm2进行压制边在120℃下实施15小时热处理。之后,向元件端面喷镀锌金属。作为喷镀条件,供料头速度设为15mm/s、喷镀电压设为22V、喷镀压力设为0.3MPa,以厚度成为0.7mm的方式进行喷镀。如此得到扁平型电容器。在扁平型电容器的端面上焊接引线。之后,将扁平型电容器用环氧树脂密封。环氧树脂的固化如下进行:在90℃下加热2.5小时后,进而,在120℃下加热2.5小时而进行。加工后的电容器的静电容量为75μF。
[热冲击试验的方法]
将上述中制作的测定用的电容器放入冷热冲击试验装置(Espec TSA-101S-W)中,在下限温度-40℃与上限温度105℃之间重复进行剧烈的升温降温的循环500次。具体而言,将在-40℃下保持50分钟与在105℃下保持50分钟设为1组,重复500次。需要说明的是,温度的切换是吹送设定温度的空气来强制进行切换的。另外,温度切换时间也包含于保持50分钟的时间。
[热冲击试验前与热冲击试验后的tanδ和静电容量的测定]
对于制作后的电容器元件,用日置电机株式会社制LCR Hi tester 3522-50测定热冲击试验前与热冲击试验后的tanδ和静电容量。作为测试夹具,使用4端子探针9140。具体的测定条件设为施加电压0.1V、频率1kHz。对3个电容器元件进行测定,将平均值作为测定值。
之后,以下述式求出tanδ的增加率。
(tanδ的增加率)=[[(热冲击试验后的tanδ)-(热冲击试验前的tanδ)]/(热冲击试验前的tanδ)]×100(%)
另外,以下述式求出静电容量的变化率。
(静电容量的变化率)=[[(热冲击试验后的静电容量)-(热冲击试验前的静电容量)]/(热冲击试验前的静电容量)]×100(%)
将结果示于表2。
[评价]
前述tanδ的增加率为100%以下时,可以说更适合地抑制喷镀金属电极的剥离。即,如果喷镀金属电极剥离,则由于电流通路被限定而电阻增加,因此导致tanδ增加,但前述tanδ的增加率如果为100%以下,则可以推测不会发生喷镀金属电极的较大剥离。因此,将前述tanδ的增加率为100%以下的情况评价为A、大于100%的情况评价为B。将结果示于表2。
此处,静电容量如下:如果即使喷镀金属电极大幅剥离,也仅可以得到微弱的电连接,则无大幅变化。另一方面,假定在热冲击试验前后静电容量大幅变化,也导致发生喷镀金属电极的剥离以外的不良情况(例如金属层的不良情况)。
比较例1-4中,静电容量的变化率为-1.0%以上且1.0%以下的范围内,推测未发生喷镀金属电极的剥离以外的不良情况。因此推测,比较例1-4中,tanδ的增加的确是由于喷镀金属电极的剥离引起的,不是由于喷镀金属电极的剥离以外的不良情况引起的。
<120℃下的MD方向的尺寸变化率>
MD方向的尺寸变化率使用热机械分析装置(Seiko Instruments Inc.制“SS-6000”),通过温度调制TMA测定而求出。
从实施例、比较例中制作的金属层一体型聚丙烯薄膜,以沿测定方向成为30mm、沿与测定方向正交方向成为宽度4mm的方式切成长条状,制作样品。准备前述测定用样品3条。此时,以样品的测定方向与MD方向一致的方式切出样品。测定条件如下:将卡盘间距设为15mm、测定温度范围设为25℃~150℃、升温速度设为10℃/分钟、对样品片持续施加的拉伸载荷设为20mN。由炉内温度达到120℃时的卡盘间距(mm),用以下的式子,求出MD方向的尺寸变化率。
[120℃下的MD方向的尺寸变化率(%)]=[(120℃的卡盘间距-25℃的卡盘间距)/25℃的卡盘间距]×100
将3条测定值的平均值作为120℃下的MD方向的尺寸变化率(%)。
需要说明的是,尺寸变化率如下:随着温度上升、薄膜尺寸变大(膨胀)的情况成为正(+),随着温度上升、薄膜尺寸变小(收缩)的情况成为负(-)。将结果示于表2。
[表2]
Figure BDA0002947152940000431
以上,对本发明(第1本发明和第2本发明)的实施例进行了说明。
附图标记说明
1金属层一体型聚丙烯薄膜
2聚丙烯薄膜
3金属蒸镀电极
3a金属蒸镀层
3b电极取出部
4绝缘边界

Claims (9)

1.一种金属层一体型聚丙烯薄膜,其特征在于,具有:
聚丙烯薄膜;和,
层叠于所述聚丙烯薄膜的单面或两面的金属层,
将层叠所述金属层前的所述聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率设为A、所述金属层一体型聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率设为B时,热收缩率B与热收缩率A的热收缩率比[(热收缩率B)/(热收缩率A)]为0.25以上且0.60以下,
在层叠金属层时,通过(i)冷却辊的温度、(ii)蒸发源的温度、(iii)金属层的厚度来调整热收缩率B。
2.根据权利要求1所述的金属层一体型聚丙烯薄膜,其特征在于,层叠所述金属层前的所述聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率A为2.0%以上且10.0%以下。
3.根据权利要求1所述的金属层一体型聚丙烯薄膜,其特征在于,120℃下的所述第一方向的尺寸变化率为-0.40%以上。
4.根据权利要求1所述的金属层一体型聚丙烯薄膜,其特征在于,所述聚丙烯薄膜的面取向系数ΔP为0.010~0.016。
5.根据权利要求1所述的金属层一体型聚丙烯薄膜,其特征在于,用于电容器。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的金属层一体型聚丙烯薄膜,其特征在于,所述聚丙烯薄膜进行了双轴拉伸。
7.一种薄膜电容器,其特征在于,具有经卷绕的权利要求1~6中任一项所述的金属层一体型聚丙烯薄膜,或具有多层层叠有权利要求1~6中任一项所述的金属层一体型聚丙烯薄膜的构成。
8.一种金属层一体型聚丙烯薄膜的制造方法,其特征在于,具备如下工序:
工序A,准备聚丙烯薄膜;和,
工序B,在所述工序A中准备的所述聚丙烯薄膜的单面或两面层叠金属层而得到金属层一体型聚丙烯薄膜,
将所述工序A中准备的所述聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率设为A、所述工序B中得到的所述金属层一体型聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率设为B时,热收缩率B与热收缩率A的热收缩率比[(热收缩率B)/(热收缩率A)]为0.25以上且0.60以下,
在层叠金属层时,通过(i)冷却辊的温度、(ii)蒸发源的温度、(iii)金属层的厚度来调整热收缩率B。
9.根据权利要求8所述的金属层一体型聚丙烯薄膜的制造方法,其特征在于,所述工序A中准备的所述聚丙烯薄膜的第一方向的热收缩率A为2.0%以上且10.0%以下。
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