JP2015040288A - 高絶縁性フィルム - Google Patents

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Abstract

【課題】耐熱性および電気絶縁性に優れた高絶縁性フィルムを提供すること。
【解決手段】熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂を主たる構成成分とし、粒径0.8μm以上1.5μm以下の不活性粒子(A)を0.1重量%以上1.0重量%以下含み、不活性粒子(A)を内在するボイドの平均径を、不活性粒子(A)の粒径で割った値であるボイド粒子比が2.5以上4.5未満である高絶縁性フィルム。
【選択図】なし

Description

本発明は、熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂を主たる成分とする高絶縁性フィルムに関する。
近年、電子機器の小型軽量化が進み、それに伴うコンデンサなどの電子部品の小型化が進む一方、取り扱う電力の増大により、電子機器自体の発熱が大きくなり、またハイブリッド自動車や電気自動車等の進展もあり、高温環境下で使用することができる電子部品が求められている。
電子部品に使用される電気絶縁性材料、とりわけコンデンサの絶縁体として用いられる電気絶縁性フィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のフィルムがよく知られているが、コンデンサの小型軽量化、高耐熱化に対応するための電気絶縁性フィルムの改良が積極的に検討されている。
コンデンサの小型軽量化を実現するためには、電気絶縁性フィルムの高誘電率化、もしくは薄膜化が必要であるが、薄膜化によってフィルム強度が低下し、フィルム製膜時、蒸着時の切断が発生し易くなる問題がある。
コンデンサの耐熱性を高めるためには、他の樹脂を用いる検討や、これらの樹脂を改質する検討が行われている。例えば、特許文献1〜4においては、耐熱性に優れた熱可塑性ポリエーテルケトンフィルムを、コンデンサなどの電気絶縁用途に用いることが検討されている。しかし、熱可塑性ポリエーテルケトンフィルムは耐熱性には優れるものの、フィルムコンデンサの特色であるセルフヒーリングが発現しにくいという欠点を有している。
特開昭57−137116号公報 特開昭61−37419号公報 特開2012−097147号公報 特開2011−148940号公報
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、薄膜化が可能な耐熱性とセルフヒーリング性に優れる高絶縁性フィルムを提供することにある。
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、主たる成分として熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂を用いた二軸延伸フィルムにおいて、粒径0.8μm以上1.5μm以下の不活性粒子(A)を0.1重量%以上1.0重量%以下含み、不活性粒子(A)の周囲にあるボイド平均径を、不活性粒子(A)の粒径で割った値であるボイド粒子比が2.5以上4.5未満に制御することにより、薄膜化が可能な耐熱性とセルフヒーリング性に優れる二軸延伸フィルムが得られることを見出し、本発明に到達した。
すなわち本発明は、熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂を主たる構成成分とし、粒径0.8μm以上1.5μm以下の不活性粒子(A)を0.1質量%以上1.0質量%以下含み、不活性粒子(A)を内在するボイドの平均径を、不活性粒子(A)の粒径で割った値であるボイド粒子比が2.5以上4.5未満である高絶縁性フィルムが提供される。
また、本発明の好ましい態様として、裁断面の表面粗さ(Ra)が300nm以下であること、フィルム厚みを不活性粒子(A)の平均粒径で割った値である厚み粒子比が1.1以上8.0以下であること、不活性粒子(A)以外に、粒径0.8μm未満の不活性粒子(B)を含むこと、少なくとも一方の10点平均表面粗さ(SRz)が800nm以上1700nm以下であること、製膜機械軸方向の破断強度が290MPa以上であること、不活性粒子(A)が、球状シリカ粒子、塊状多孔質シリカ粒子からなる群より選ばれる少なくとも1種であること、電気絶縁用、特にコンデンサ用であり、フィルム厚みが0.8μm以上6.5μm以下であることのうち、少なくともいずれか1つの態様をさらに具備することが好ましく、これらを包含するものである。
本発明によれば、薄膜化が可能な耐熱性とセルフヒーリング性に優れる高絶縁性フィルムを提供することができる。
このような特性を有する本発明の高絶縁性フィルムは、高温環境下において用いられる電気絶縁用として好適に用いることができ、とりわけ移動体用、特に自動車移動体、例えばハイブリッド自動車、電気自動車などのコンデンサ用として好適に用いることができ、その工業的価値は極めて高い。
以下、本発明を詳しく説明する。
[高絶縁性フィルム]
本発明の高絶縁性フィルムは、熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂を主たる成分とし、後述のボイド粒子比を満足させやすいことから二軸延伸フィルムであることが好ましい。ここで「主たる」とは、高絶縁性フィルムを基準として51質量%以上、好ましくは59質量%以上、より好ましくは65質量%以上、さらに好ましくは75質量%以上、特に好ましくは92質量%以上が熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂であることを表わす。
<熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂>
本発明における熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂は、構成単位
Figure 2015040288
または
Figure 2015040288
を単独で、あるいは該単位と他の構成単位からなるポリマーである。
かかる他の構成単位としては、例えば
Figure 2015040288
等が挙げられる。上記構成単位において、Aは直接結合、酸素、−CO−、−SO−または二価の低級脂肪族炭化水素基であり、Q及びQ’は同一であっても相違してもよく、−CO−または−SO−であり、nは0または1である。これらポリマーは、特公昭60−32642号公報、特公昭61−10486号公報、特開昭57−137116号公報等に記載されている。
本発明における熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂としては、上記式(2)を含む態様が好ましく、その含有量は、熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂の質量を基準として、好ましくは60質量%以上、より好ましくは66質量%以上、さらに好ましくは75質量%以上、特に好ましくは80質量%以上であり、このような態様とすることによって耐熱性を維持したまま、電気絶縁性の向上効果を高くすることができ、高温環境下における絶縁破壊電圧特性をより優れたものとすることができる。
熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂は、上述の通り、それ自体公知であり、且つそれ自体公知の方法で製造することができる。
また、本発明における熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂は、温度370℃、見かけの剪断速度100sec−1の条件における見かけの溶融粘度が1000〜30000ポイズ、さらには9000〜20000ポイズの範囲にあるものが、製膜性に優れるため好ましい。
<不活性粒子(A)>
本発明の高絶縁性フィルムは、取り扱い性、ならびにコンデンサ特性としてのセルフヒーリング性を向上させるため、粒径が特定範囲の不活性粒子(A)を含有する。フィルムが不活性粒子を含有する態様とするためには、例えば熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂にあらかじめ不活性粒子を含有させることが挙げられ、好ましい。その他、熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂を溶融押出する工程において不活性粒子を添加するなど、公知の方法を採用することができる。
かかる不活性粒子(A)としては、例えば、周期律表第IIA、第IIB、第IVA、第IVBの元素を含有する無機粒子(例えば、カオリン、アルミナ、酸化チタン、炭酸カルシウム、二酸化ケイ素(シリカ)など)や、架橋シリコーン樹脂、架橋ポリスチレン樹脂、架橋アクリル樹脂等のごとき耐熱性の高いポリマーよりなる有機粒子等を例示することができる。これらのうち、耐熱性が高い等の理由により無機粒子が好ましく、特に球状シリカ粒子、もしくは塊状多孔質シリカ粒子が好ましい。
かかる不活性粒子(A)の粒径は0.8μm以上1.5μm以下である。また、不活性粒子(A)の平均粒径は0.9μm以上1.3m以下であることが好ましい。なお、本発明における粒径および平均粒径は、それぞれ面積円相当径とその数平均径である。また、不活性粒子(A)の含有量は、高絶縁性フィルムの質量を基準として、好ましくは0.1質量%以上1.0質量%以下、さらに好ましくは0.2質量%以上0.9質量%以下である。上記のように不活性粒子(A)を含有する態様とすることによって、取り扱い性とセルフヒーリング性をより効率的に向上させることができ、また得られる高絶縁性フィルムの機械特性(破断強度、破断伸度、ヤング率等)や電気的特性(絶縁破壊電圧等)を維持できる。
また、本発明における不活性粒子(A)は、その形状が球状であることが好ましく、不活性粒子の長径と短径との比(長径/短径)を粒径比としたときに、かかる粒径比は、好ましくは1.20以下、さらに好ましくは1.10以下、特に好ましくは1.05以下であり、取り扱い性をさらに優れたものとすることができる。
このような不活性粒子(A)は、種類や平均粒径の異なるものを2種以上併用することもできる。
<不活性粒子(B)>
本発明の高絶縁性フィルムは、取り扱い性を向上させるため、発明の効果を損なわない範囲で、粒径が0.8μm未満の不活性粒子(B)を含有することが好ましい。不活性粒子(B)の平均粒径は、0.05〜0.6μmの範囲に、さらに0.1〜0.5μmの範囲に、特に0.15〜0.4μmの範囲にあることが好ましい。
不活性粒子(B)の種類や形状としては、上記不活性粒子(A)で説明したのと同様なことが言える。不活性粒子(B)の含有量は、高絶縁性フィルムの質量を基準として、1.0質量%以下、さらに好ましくは0.8質量%以下である。他方下限は特に制限されないが、不活性粒子(B)による取扱い性向上の効果を十分に発現させる観点からは0.05質量%、さらに0.1質量%である。
このような不活性粒子(B)も、種類や平均粒径の異なるものを2種以上併用することもでき、不活性粒子(B)をフィルムに含有させる方法も、不活性粒子(A)と同様の公知の方法を採用できる。
<その他の添加剤>
本発明においては、発明の効果を損なわない範囲で、電気的特性をより高いものとするため、前記熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂を主たる構成成分とする二軸延伸フィルムに特定量の酸化防止剤を含有させても良い。具体的な酸化防止剤の種類や含有量などは、特開2012−097147号公報に記載されたものなどを挙げることができる。
また、本発明における熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂には、耐熱性・流動性改良などの目的で、特開2011−148940号公報に記載されているように、ポリアリレート系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテルサルフォン系樹脂、ポリスルフォン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等の樹脂をブレンドしても良い。また、安定剤、紫外線吸収剤等の如き添加剤を含有させても良い。
[高絶縁性フィルムの製造方法]
本発明の高絶縁性フィルムは、前述の通り、後述のボイド粒子比を満足させやすいことから、製膜機械軸方向(以下、縦方向、長手方向またはMDと呼称する場合がある。)と、製膜機械軸方向及び厚み方向に直交する方向(以下、横方向、幅方向またはTDと呼称する場合がある。)の二軸方向に延伸された二軸延伸フィルムであることが好ましい。かかる二軸延伸は、同時二軸延伸、逐次二軸延伸の何れでも良いが、厚み斑をより良好にでき、ボイド比率の制御がより容易にできるという観点から、逐次二軸延伸が好ましく、延伸の順序は、先に縦延伸を実施し、次いで横延伸を実施するのが、厚み斑をより良好にでき、また生産性の点からも好ましい。
以下、本発明における二軸延伸フィルムの製造方法について説明する。
<押出工程>
熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂と必要に応じて他樹脂との混合のペレットを押出機に投入し、(Tm+20)℃以上(Tm+90)℃以下の温度で加熱溶融し、シート状に押し出した後、冷却ロールに接触させる等により冷却固化して未延伸フィルムを得る。ここでTmは、示差走査熱量計(DSC)により求められる熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂と必要に応じて混合される他樹脂との樹脂混合の組成物の融点(単位:℃)を表わす。
なお、フィルムが他樹脂、酸化防止剤や他の添加剤を含有する態様とするためには、例えば、ペレットを押出機に投入する前に熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂にあらかじめ他樹脂、酸化防止剤や他の添加剤を含有させる方法が挙げられ、好ましい。その他、ペレットを押出機に投入した後に熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂を溶融押出する工程において酸化防止剤他を添加するなど、公知の方法を採用することができる。
<延伸工程>
次いで、得られた未延伸フィルムを縦方向および横方向の二軸に延伸する。
縦方向の延伸(以下、縦延伸と呼称する場合がある。)は、温度(Tg−10)℃以上(Tg+45)℃以下、倍率1.5倍以上5.0倍以下で延伸する。延伸温度は、好ましくは(Tg)℃以上(Tg+30)℃以下であり、延伸倍率は、好ましくは1.8倍以上4.0倍以下、さらに好ましくは2.0倍以上3.5倍以下である。
なお、本発明においては、未延伸シート、かかる未延伸シートを、好ましくは縦方向に一軸延伸した一軸延伸フィルムに、塗布層を形成するための塗液を塗布することで、塗布層を形成しても構わない。
横方向の延伸(以下、横延伸と呼称する場合がある。)は、温度(Tg+10)℃以上(Tg+40)℃以下、倍率2.0倍以上5.0倍以下で延伸する。延伸温度は、好ましくは(Tg+15)℃以上(Tg+30)℃以下であり、延伸倍率は、好ましくは2.5倍以上3.5倍以下である。ここでTgは、DSCにより求められる熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂のガラス転移温度(単位:℃)を表わすが、熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂のほかに、他樹脂が必要に応じて混合された樹脂組成物である場合は、樹脂組成物のガラス転移温度(単位:℃)を表わす。
縦方向および横方向の延伸条件(延伸温度および延伸倍率)を上記のような態様とするとしつつ、後述のボイド粒子比となるように延伸条件を調整することによって、耐熱性およびセルフヒーリング性の向上効果を高くすることができる。なお、ボイド粒子比を大きくするには、延伸温度を低くするか、延伸倍率を大きくするような条件を採用することが好ましく挙げられる。また、厚み斑をより良好な範囲とする観点から、特許文献3や4にあるように、横延伸を複数の温度領域に分けて実施することも好ましい。
さらに本発明においては、上記のような延伸条件において、面積延伸倍率(縦延伸倍率×横延伸倍率)を5倍以上とすることが好ましく、6倍以上にすることがより好ましく、7倍以上とすることがさらに好ましく、厚み斑をさらに良好にすることができる。面積延伸倍率が高すぎるとフィルムが破断しやすくなる傾向にあり、その上限は、好ましくは25倍以下、さらに好ましくは20倍以下、特に好ましくは15倍以下である。
<熱固定工程>
次いで、上記にて二軸延伸されたフィルムに熱処理を施し、熱固定する。かかる熱固定は、(Tg+27)℃以上(Tm)℃以下、好ましくは(Tg+60)℃以上(Tm−20)℃以下、さらに好ましくは(Tg+90)℃以上(Tm−30)℃以下の温度で、1秒〜10分、好ましくは2秒〜5分、好ましくは3〜120秒、さらに好ましくは5〜60秒の時間行う。熱固定は、二軸延伸フィルム製膜時の延伸工程の後に連続して行われる熱処理と、二軸延伸フィルム製膜後、別途に行われる熱処理とに分けるなど、2回以上に分離して実施してもよい。
熱固定条件(熱固定温度および熱固定時間)を上記のような態様とすることによって、耐熱性および電気絶縁性の向上効果を高くすることができる。なお、後述のボイド粒子比を小さくしたい場合は、熱固定温度を高くすることが好ましく挙げられる。
<熱弛緩処理>
次いで、上記にて熱固定されたフィルムについて、熱収縮率を調整するために幅方向に熱弛緩処理を行うことが好ましく、具体的には温度180℃以上320℃以下で、弛緩率1%以上7%以下の熱弛緩処理を行うことが好ましい。弛緩率が高すぎると、熱収縮率は低くなる傾向にあるが、フィルムの平面性に劣る傾向にある。他方、低すぎると、熱収縮率が高くなる傾向にある。このような観点から、弛緩率は、さらに好ましくは2%以上6%以下である。
このようにして得られる本発明の高絶縁性フィルムの特性について、さらに以下で詳述する。
[高絶縁性フィルムの特性]
<ボイド粒子比>
本発明におけるボイド粒子比は、不活性粒子(A)を内在するボイドの平均径(μm)と、不活性粒子(A)の粒径(μm)の比である。ボイド粒子比は2.5以上4.5未満、好ましくは3.0以上4.0未満である。
粒径が0.8−1.5μmである不活性粒子(A)が、ボイド粒子比が上記範囲となるようなボイドの中に内在されることで、蒸着フィルムが積層されたコンデンサの状態にて、耐電圧を超えた電圧が印加された際、セルフヒーリングと呼ばれる機能が起こりやすく、つまり放電エネルギーによってフィルムが溶融・炭化し易く、コンデンサの完全短絡に至り難い。
一方、ボイド粒子比が上記範囲未満では、コンデンサのセルフヒーリング機能が起こり難く、コンデンサの完全短絡に至りやすい。ボイド粒子比が上記範囲より大きい場合は、フィルム中の空隙が多く、二軸延伸フィルム作成時の切断が起こりやすい、フィルム、コンデンサの電気絶縁性が低下する問題が発生する。
<厚み粒子比>
高絶縁性フィルムの厚みを、前述の不活性粒子(A)の平均粒径で割った値は、好ましくは1.1以上8.0以下、さらに好ましくは2.0以上5.0以下である。上記範囲を満足することにより、フィルム製膜時の切断が起こり難く、蒸着時の不活性粒子の脱落等の問題も起こり難い。
<表面粗さ(SRz)>
本発明の高絶縁性フィルムは、少なくとも一方の表面の10点平均表面粗さ(SRz)が、好ましくは800nm以上1700nm以下、さらに好ましくは900nm以上1500nm以下、さらに好ましくは950nm以上1380nm以下である。
SRzが上記範囲未満では、コンデンサとして蒸着フィルムが積層された際、特にフィルム厚みが薄い場合は、フィルム間の密着性が高まり、セルフヒーリングが発現しにくくなり、またエアー抜け性も悪くなるため、コンデンサ作成時のシワが発生し易い。SRzが上記範囲より大きい場合は、フィルム間の密着性が低く、コンデンサ作成時に滑りやズレが発生し易い。
上記のSRzは、含有させる不活性粒子(A)の粒径や含有量によって調整できる。
<破断強度>
本発明の高絶縁性フィルムは、機械軸方向の破断強度が290MPa以上であることが好ましい。破断強度が上記数値範囲にあると、蒸着時の機械軸方向の高い張力に耐え、切断が起こり難く、またフィルムの腰が強くなり、コンデンサ用等の電気絶縁用として好適に用いることができる。このような観点から破断強度は、290MPa以上が好ましく、310MPa以上がさらに好ましい。
<裁断面のRa>
本発明の高絶縁性フィルムは、前述の通り、粒子径の大きな不活性粒子(A)を含有させ、かつボイドをその周囲に形成していることから、破断が生じやすい。そのような観点から、本発明の高絶縁性フィルムでは、裁断面の表面粗さ(Ra)が300nm以下あることが好ましい。裁断面のRaが上記数値範囲にあると、フィルム裁断面の凹凸が少なく、蒸着時の切断が起こり難い。このような観点から裁断面のRaは、さらに260nm以下であることが好ましく、特に230nm以下であることがさらに好ましい。なお、栽断面のRaの下限は制限されないが、通常50nm程度である。
<フィルム厚み>
本発明の高絶縁性フィルムの厚みは、特にコンデンサの用途に用いる場合は、好ましくは0.5μm以上12μm以下、さらに好ましくは0.8μm以上6.5μm以下である。フィルム厚みが薄すぎる場合は、製膜時に破断が生じ易くなり生産効率が悪くなる傾向にある。他方、フィルム厚みが厚すぎる場合は、延伸応力が高くなる傾向にあり、延伸倍率を高くすることが困難となる傾向にあり、その結果厚み斑が悪くなる傾向にある。また、耐熱性および電気絶縁性の向上効果が低くなる傾向にある。このような観点から、高絶縁性フィルム厚みの下限は、より好ましくは0.5μm以上、さらに好ましくは0.8μm以上、より好ましくは1.5μm以上である。他方、高絶縁性フィルム厚みの上限は、好ましくは12μm以下、さらに好ましくは6.5μm以下、より好ましくは5.0μm以下、さらに好ましくは4.0μm以下である。
[用途]
本発明の高絶縁性フィルムは、耐熱性およびセルフヒーリング性に優れ、高温環境下においても優れたセルフヒーリング特性が要求される電気絶縁用、特に移動体用、特にハイブリッド自動車用、電気自動車用、燃料自動車用等のコンデンサ用として好適に用いることができる。
以下、実施例により本発明を詳述するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、各特性値は以下の方法で測定した。また、実施例中の部および%は、特に断らない限り、それぞれ質量部および質量%を意味する。
(1)添加する不活性粒子の平均粒径、相対標準偏差および粒径比
島津製作所製SALD7000を用いて測定する。得られる遠心沈降曲線を基に算出した各粒径の粒子とその存在量との積算曲線から、50マスパーセントに相当する粒径「等価球直径」を読み取り、この値を上記平均粒径とする(Book「粒度測定技術」日刊工業新聞発行、1975年、頁242〜247参照)。また、上記積分曲線から相対標準偏差を算出した。
粒径比は、FESEM(日立ハイテクノロジーズ製S5200)を用いて、各粒子の長径とその長径の軸に直交する方向の径(短径)をそれぞれ測定し、個々の粒子について、長径/短径により粒径比を算出した。そして、粒子50個について、上記測定を行い、50個の平均値を粒径比として算出した。
(2)各不活性粒子の粒径と平均粒径および不活性粒子(A)のボイド粒子比
フィルムの表面にプラズマ処理(ヤマト科学製プラズマリアクターPR−31型)を施し、該表面に不活性粒子を露出させ、スパッタコーティング(1nm)を行った後、FESEM(日立ハイテクノロジーズ製S5200)を用いて、各粒子の面積円相当径を算出した。そして、面積円相当径が0.8μm以上1.5μm以下の粒子を不活性粒子(A)とし、面積円相当径が0.8μm未満の粒子を不活性粒子(B)とした。そして、それぞれの不活性粒子の面積円相当径の数平均を、それぞれの平均粒径とした。
また、不活性粒子(A)の周囲にあるボイドの長径と、該長径に直交する方向のボイドの幅を短径として測定し、長径と短径の平均をボイド径とし、そのボイドに含まれる不活性粒子(A)の面積円相当径で該ボイド径を割った値をボイド粒子比として算出した。そして、50個のボイド粒子比を算出し、その平均値をボイド粒子比として表に記載した。
また、粒子含有量は、粒子は溶かさない溶媒を選択して、粒子のみを取り出し、合計の粒子含有量を算出した。また、種類の異なる不活性粒子が存在する場合は、前述の合計の粒子含有量から、前述のFESEMの測定で得た各粒子の頻度と大きさ、そして各粒子の比重から、個々の粒子の含有量を算出した。
(3)フィルム厚み
高絶縁性フィルムの厚みを、縦方向および横方向に電子マイクロメーターを用いて0.5mの区間をそれぞれ均等に10点を測定して、平均厚み(単位:μm)を算出した。
(4)フィルムの表面粗さ(SRz)
三次元粗さ測定機(小坂研究所製ET−30HK)を用いて、光触針式にて、測定長1mm、サンプリングピッチ2μm、カットオフ0.25mm、縦方向拡大率1万倍、横方向拡大率200倍、走査本数100本の条件にてフィルム表面の三次元表面プロファイルを得た。得られたプロファイルから、10点平均表面粗さを求めた。なお、測定は任意の箇所10カ所について行い、それらの平均値を10点平均表面粗さとして表1に記載した。
(5)破断強度
フィルムを150mm長×10mm幅に切り出した試験片を用い、オリエンテック社製テンシロンUCT−100型を用いて、温度23℃、湿度60%RHに調節された室内において、チャック間100mm、引張速度100mm/分、チャート速度100mm/分で引張試験を実施し、破断時の応力から破断応力を求めた。なお、縦方向の破断応力とはフィルムの縦方向(MD)を測定方向としたものである。それぞれ10回測定し、その平均値を用いた。
(6)裁断面のRa
AFM(原子間力顕微鏡)を用いて、フィルム裁断面の凹凸の断面曲線を計測し、30μmの測定区間内のRaを求めた。それぞれ10回測定し、最大値と最小値を除いた中央の8つの測定値から平均値を算出し、その平均値を栽断面のRaとして用いた。
(7)セルフヒーリング性
片面にアルミニウムを蒸着した2枚の蒸着フィルムをガラス板で挟んで、平行平板コンデンサを成形した。アルミニウムの膜抵抗は10Ω/□に設定し、容量を発生する有効面積は1.5cmとした。このコンデンサに40V/秒の昇圧速度にて、フィルム厚みに対して2000V/μmの電圧を電極間に印加し、8分間保持した。電圧印加後の3点の試料短絡状況を評価した。
◎:3点とも短絡せず、絶縁性が保たれた。
○:3点の内2点は短絡せず、良好な絶縁性が保たれ、残り1点は短絡してしまった。
△:3点のうち1点は短絡せず、絶縁性が保たれたが、他は短絡してしまった。
×:3点とも短絡してしまった。
(8)製膜性
下記実施例、比較例に示すような二軸延伸製膜および巻取り工程において、製膜の連続性を下記のように評価した。
○:10000m以上連続してフィルムを製膜、巻き取ることができた。
△:1000m以上10000m未満連続してフィルムを製膜、巻取ることができた。
×:1000m未満しか連続してフィルムを製膜、巻き取ることができなかった。
(9)加工性
株式会社アルバック製真空蒸着装置(型式:EWE−060)を用いて、フィルム巾500mm巾のロールを速度500m/min、張力100Nで表面抵抗値が10Ω/□となるようにフィルムを走行させ、アルミニウムを蒸着した際、下記のように評価した。
○:10000m以上連続してフィルムを蒸着、巻き取ることができた。
△:1000m以上10000m未満連続してフィルムを蒸着、巻取ることができた。
×:1000m未満しか連続してフィルムを蒸着、巻き取ることができなかった。
[実施例1]
熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂としてのポリエーテルエーテルケトン樹脂(ビクトレックス社製:ポリエーテルエーテルケトン381G、Tg:142℃、Tm:343℃)に、不活性微粒子Aとして、平均粒径1.0μm、相対標準偏差0.15、粒径比1.10の球状シリカ粒子を0.3質量部(得られる二軸延伸フィルム100質量%中に0.3質量%となる)と、不活性微粒子Bとして、平均粒径0.3μm、相対標準偏差0.16、粒径比1.09の球状シリカ粒子を0.2質量部(得られる二軸延伸フィルム100質量%中に0.2質量%となる)とを配合し、150℃で3時間乾燥した後、押出機により380℃で溶融押出し、80℃に保持したキャスティングドラム上へキャストして、未延伸フィルムを作成した。
次いで、次に示す条件で縦方向、次いで横方向に逐次二軸延伸を行い、更に熱固定および熱弛緩処理することにより、厚さ3μmの二軸延伸フィルムを得た。
すなわち、未延伸フィルムを155℃で縦方向(機械軸方向)に2.2倍延伸し、続いてテンターに導いた後、予熱開始部分の温度95℃、予熱終了部分の温度(延伸開始部分の温度)145℃の工程で20秒間予熱し、続いて、横方向(機械軸方向と厚み方向とに垂直な方向)に3.2倍延伸した。その際、横方向の延伸速度は5000%/分とした。また、横方向の延伸の温度は、第1段階の温度を145℃、第2段階の温度を150℃、第3段階(最終段階)の温度を160℃とした。その後245℃で25秒間熱固定をし、さらに180℃まで冷却する間に横方向に3%弛緩処理をして、クリップによるエッジつかみ部を京セラ製の工業用精密ナイフ(FW30)にて裁断し、厚み3.0μmの二軸延伸フィルムをロール状に巻き取った。
得られた二軸延伸フィルムの特性を表1に示す。
[実施例2、3、比較例1、2]
実施例1において、不活性粒子(A)の添加量を表1に記載の量に変更し、不活性粒子(B)を添加しなかった以外は、実施例1と同様な操作を繰り返し、表1記載の特性を持つ二軸延伸フィルムを巻き取った。
[実施例4]
表1に示すとおり、二軸延伸フィルムの厚みが1μmになるように、押出量を調整したほかは、実施例1と同様な操作を繰り返し、表1記載の特性を持つ二軸延伸フィルムを巻き取った。本フィルムの製膜は切断が起こりやすい状況にあった。
[実施例5]
表1に示すとおり、二軸延伸フィルムの厚みが10μmになるように、押出量を調整したほかは、実施例1と同様な操作を繰り返し、表1記載の特性を持つ二軸延伸フィルムを巻き取った。
[実施例6]
クリップによるエッジつかみ部を、フェザー剃刃(フェザー安全剃刀株式会社製)にて裁断したほかは、表1に示すとおり、二軸延伸フィルムの厚みが10μmになるように、押出量を調整したほかは、実施例1と同様な操作を繰り返し、表1記載の特性を持つ二軸延伸フィルムを巻き取った。
[実施例7、8]
実施例1において、不活性粒子(A)の添加量を表1に記載の量に変更した以外は、実施例1と同様な操作を繰り返し、表1記載の特性を持つ二軸延伸フィルムを巻き取った。
[比較例3]
未延伸フィルムを縦方向に1.2倍延伸し、横方向の延伸を省いたほかは、実施例1と同様な操作を繰り返し、表1記載の特性を持つ二軸延伸フィルムを巻き取った。
[比較例4]
未延伸フィルムを縦方向に3.6倍延伸し、横方向に4.2倍延伸したほかは、実施例1と同様な操作を繰り返し、表1記載の特性を持つ二軸延伸フィルムを巻き取った。本フィルムの製膜は切断が起こりやすい状況にあった。
Figure 2015040288
本発明の高絶縁性フィルムは、耐熱性とセルフヒーリング性に優れ、厚みが薄く、移動体の電気絶縁用、特にハイブリッド自動車用のコンデンサ用フィルムとして好適に用いることができる。

Claims (9)

  1. 熱可塑性ポリエーテルケトン樹脂を主たる構成成分とし、粒径0.8μm以上1.5μm以下の不活性粒子(A)を0.1質量%以上1.0質量%以下含み、不活性粒子(A)を内在するボイドの平均径を、不活性粒子(A)の粒径で割った値であるボイド粒子比が2.5以上4.5未満である高絶縁性フィルム。
  2. 裁断面の表面粗さ(Ra)が300nm以下である請求項1に記載の高絶縁性フィルム。
  3. フィルム厚みを不活性粒子(A)の平均粒径(DA)で割った値である厚み粒子比が1.1以上8.0以下である請求項1に記載の高絶縁性フィルム。
  4. 不活性粒子(A)以外に、粒径0.8μm未満の不活性粒子(B)を含む請求項1に記載の高絶縁性フィルム。
  5. 少なくとも一方の10点平均表面粗さ(SRz)が800nm以上1700nm以下である請求項1に記載の高絶縁性フィルム。
  6. 製膜機械軸方向の破断強度が290MPa以上である請求項1に記載の高絶縁性フィルム。
  7. 不活性粒子(A)が、球状シリカ粒子、塊状多孔質シリカ粒子からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の高絶縁性フィルム。
  8. 電気絶縁用として用いられる請求項1〜7いずれか1項に記載の高絶縁性フィルム。
  9. 電気絶縁用がコンデンサ用であり、フィルム厚みが0.8μm以上6.5μm以下である請求項8記載の高絶縁性フィルム。
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