JP2016189457A - コンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルム、金属膜積層フィルムおよびフィルムコンデンサ - Google Patents
コンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルム、金属膜積層フィルムおよびフィルムコンデンサ Download PDFInfo
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Abstract
Description
PBmax≦1,800(nm)
0.4≦PB700-1000/PB≦0.8
但し、
PBmin:B面の最小突起高さ(nm)
PBmax:B面の最大突起高さ(nm)
PB700-1000:B面に存在する高さ700nm以上1000nm未満の突起の0.1mm2あたりの個数
PB:B面に存在する突起の0.1mm2あたりの総個数
ここでA面が冷却ドラム接触面となることが好ましく、さらにはA、B両面がコロナ放電等によって表面処理された“処理面”であることが好ましい。B面の最小突起高さPBminが200(nm)未満であると、突起が小さく、フィルム積層時のエアー量が少なくフィルム密着が強くなり、巻き出し時の剥離性が低下し、ブロッキング、バタツキにより搬送、加工性が低下しやすい。また、B面の最大突起高さPBmaxが1,800(nm)を超えると、突起が大きく、特に交流印加時の耐電圧性、保安性が低下しコンデンサ性能が低下する傾向にある。
PAmax≦1,500(nm)
0.3≦PA350-550/PA≦0.9
但し、
PAmin:A面の最小突起高さ(nm)
PAmax:A面の最大突起高さ(nm)
PA350-550:A面に存在する高さ350nm以上550nm未満の突起の0.1mm2あたりの個数
PA:A面に存在する突起の0.1mm2あたりの総個数
A面の最小突起高さPAminが200(nm)未満であると、突起が小さくフィルム積層時のエアー量が少なくフィルム密着が強くなり、巻き出し時の剥離性が低下し、ブロッキング、バタツキにより搬送、加工性が低下しやすい。また、A面の最大突起高さPAmaxが1,500(nm)を超えると、突起が大きく、特に交流印加時の耐電圧性、保安性が低下しコンデンサ性能が低下する。
PB≧700
PAとPBが上記式を満たさない場合、蒸着時の巻き出し時にフィルム破断やバタツキといった不具合が発生し易く、搬送性、蒸着加工性が低下し生産性が低下する傾向にある。A面およびB面の突起個数を上記の好ましい範囲に制御するためには、後述する通り、フィルム製膜時の縦延伸工程を特定の条件とすることで達成しうる。
但し、
W:コロナ放電電力(W)
L:電極幅(m)
v:製膜速度(m/min)
E値がA面側で5.0〜9.0W・min/m2とし、B面側で8.5〜12.5W・min/m2とすることで適正な濡れ性を維持できるため、本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムの剥離強度を制御する上で好ましい。さらにフィルム表面の突起高さおよび突起個数と濡れ性との兼ね合いでE値が下記式を満たすことでさらに剥離強度を制御する上で好ましく、安定した工程、生産性を可能とする。
Eb:B面側処理E値(W・min/m2)
Ea:A面側処理E値(W・min/m2)
本発明において、上記した二軸配向ポリプロピレンフィルム表面に金属膜を設けて金属膜積層フィルムとすることも好ましい。その方法は特に限定されないが、例えば、ポリプロピレンフィルムの片面あるいは両面に、アルミニウム等を蒸着してフィルムコンデンサの内部電極となるアルミニウム蒸着膜等の金属膜を設ける方法が好ましく用いられる。このとき、アルミニウムと同時あるいは逐次に、例えば、ニッケル、銅、金、銀、クロムおよび亜鉛等の他の金属成分を蒸着することもできる。また、蒸着膜上にオイル等で保護層を設けることもできる。
任意の場所の合計10箇所を接触式の膜厚計、株式会社ミツトヨ社製ライトマチックVL−50A(10.5mmφ超硬球面測定子、測定荷重0.06N)にて測定し、その平均値を二軸配向ポリプロピレンフィルムの厚みとした。
フィルムを長手方向に50mm、幅方向に100mmの矩形に2枚切り出し、A面とB面が接触するように重ね合わせた。2枚重ねたフィルム1、1’を2枚の紙2、2’で挟み、さらにその外側を2枚のベークライト板3,3’で挟んだ。荷重1kg、底面積12cm2の重り4をサンプルの端に載せ(図1参照)、予め120±2℃に設定した恒温槽5に全体をセットし(図2参照)、10分間放置後にベークライト板3,3’に挟んだサンプル(フィルム1、1’が重なったもの)を取り出した。フィルム1’の重りを載せていない端側の長手方向全体を10mm幅の両面テープ7で測定台8に貼り付け、フィルム1の重りを載せていない端側には引っ張り用治具9を介してバネ計り10を取り付けた。引っ張り治具9は、5cm四方のプラスチックシートに、バネ計り10を取り付けるための穴が開いているものを使用し、フィルム1と引っ張り治具9は両面テープ7’を用いて貼り付けた。フィルム1と引っ張り治具9との接触面積は5cm2とした。バネ計り10は、株式会社大場計器製作所製の吊下式はかりで、最大荷重が50gであり、測定精度が1gであるバネ計り10を用いた。バネ計り10を速度1cm/秒で垂直に引っ張り上げ、フィルム同士が完全に離れるまでにバネ計り10が示した最大値を目視で読み取り、その値を剥離強度とした(図3参照)。剥離強度測定は、室温23℃、湿度65%RHの環境下で行った。
JIS B−0601(1982)により、株式会社小坂研究所製「非接触三次元微細形状測定器(ET-30HK)」及び「三次元粗さ分析装置(MODEL SPA−11)」を用いて測定した。測定は長手方向に10回繰り返し、その平均値として突起高さ、突起個数を求めた。1回の測定の詳細条件とデータ処理については下記通りとした。
上記測定器より検出された検出値は、50nm間隔のヒストグラムとして出力される。たとえば検出値として100nm以上150nm未満の突起が存在した場合には、突起高さを100nmとしてカウントする。最小突起高さは、高さ0nmから50nmスライス毎にカウントを始めて最初にカウントされたスライス、最大突起高さはカウントを続けて検出値が0となったスライスの一つ手前のスライス高さを示す。
上記ヒストグラムのA面側の値について、高さ350nm以上550nm未満に該当する突起検出個数を全て総和したものを、0.1mm2あたりの個数に換算した値を示す。
上記ヒストグラムのB面側の値について、高さ700nm以上1000nm未満に該当する突起検出個数を全て総和したものを、0.1mm2あたりの個数に換算した値を示す。
突起総個数は測定条件の項目に示す幅方向、長さ方向サンプリング間隔で検出された突起個数を、0.1mm2あたりの個数に換算した値を示す。
・測定条件
測定面処理:測定面にアルミニウムを真空蒸着し、非接触法とした。
幅方向送り速度:0.1mm/秒
測定範囲(幅方向×長さ方向):1.0mm×0.249mm
高さ方向寸法の基準面:LOWER(下側)
幅方向サンプリング間隔:2μm
長さ方向サンプリング間隔:10μm
長さ方向サンプリング本数:25本
カットオフ:0.25mm/秒
幅方向拡大倍率:200倍
長さ方向拡大倍率:20,000倍
うねり、粗さカット:なし
・測定方法
測定には専用のサンプルホルダーを使用する。サンプルホルダーは中心に円形の穴が空いた脱着可能な2枚の金属板であり、その間にサンプルを挟んでサンプルホルダーの四方までフィルムを張って装着することで固定し、中央円形部のフィルムを測定した。
JIS C2330(2010)6.2.b法(平板電極法)に準じて、40回測定を行い、その平均値を求め、測定したサンプルのフィルム厚み(μm)で除し、V/μmで表記した。絶縁破壊測定は、室温25℃、湿度65%RHの環境下で行った。なおフィルム厚みは上記(1)で測定された値を用いた。
ホルムアミドとエチレングリコールモノエチルエーテル、メタノール及び水との混合液によるJIS K6768(1999)に規定された測定方法に基づいて表面処理を施した面について測定した。
後述する各実施例および比較例で得られたポリプロピレンフィルムの両面に、株式会社ULVAC製真空蒸着機でアルミニウムを膜抵抗が8Ω/□となるようにアルミニウム真空蒸着後に次いで亜鉛を真空蒸着した。
シワや蛇行によりフィルム搬送中に連続して100mにわたりフィルム蛇行が発生している状況を下記にて判定した。
B:フィルム最大蛇行幅 0.3mm以上0.6mm以下
C:フィルム最大蛇行幅 0.6mmを超える
<フィルム破断>
上記蒸着加工性評価を10回行った際のフィルム破断回数を下記判断基準により評価した。
B:フィルム破断あり 1回
C:フィルム破断あり 2回以上
(7)蒸着コンデンサ特性の評価(85℃での耐電圧、保安性)
後述する各実施例および比較例で得られたフィルムに、株式会社ULVAC製真空蒸着機でアルミニウムと亜鉛を蒸着したアロイ処方にて膜抵抗が8Ω/□で長手方向に垂直な方向にマージン部を設けた所謂T型マージンパターンを有する蒸着パターンを施し、幅50mmの蒸着リールを得た。
AAは問題なく使用できるが、Aでは条件次第で使用可能である。B、Cでは実用上の問題を生じる。
メソペンタッド分率が0.98で、溶融流動指数(MFR)が3g/10分であるポリプロピレン樹脂に、分岐鎖状ポリプロピレン樹脂(高溶融張力ポリプロピレンProfax PF-814)を1.5質量%ブレンドし、温度260℃の押出機に供給し、樹脂温度255℃でT型スリットダイよりシート状に溶融押出し、該溶融シートを80℃に保持された直径1.2mの冷却ドラム上で冷却固化した。その際、エアーナイフ法によりシートと冷却ドラムを密着させた。エアー温度は70℃、エアー速度は150m/秒で行った。
シートの微延伸倍率を1.05倍とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。
冷却ドラム温度を60℃とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。
冷却ドラム温度を110℃、予熱ロール温度を120℃とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。
エアナイフのエア温度を100℃にした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。
エアナイフのエア温度を20℃とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。
エアナイフのエア速度を130m/秒とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。
予熱ロールの温度を150℃、倍率を1.08倍とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。
予熱ロールの倍率を1.15倍とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。
予熱ロールの倍率を1.06倍とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。
予熱ロールの速度を20%/min、倍率を1.20倍とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。
A、B両面側にラジエーションヒーター出力それぞれ15kW,フィルムとの間隙を1mmとした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。
A、B両面側にラジエーションヒーター出力それぞれ11kW,フィルムとの間隙を10mmとした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。
該A面側の表面に5.5W・min/m2、該B面側の表面に9.0W・min/m2の処理強度で大気中でコロナ放電処理を行った以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。
該A面側の表面に8.0W・min/m2、該B面側の表面に12.5W・min/m2の処理強度で大気中でコロナ放電処理を行った以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。
該A面側の表面に5.0W・min/m2、該B面側の表面に8.5W・min/m2の処理強度で大気中でコロナ放電処理を行った以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。
該A面側の表面は処理なし、該B面側の表面に12.5W・min/m2の処理強度で大気中でコロナ放電処理を行った以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。
フィルム厚み5.5μmとした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。
フィルム厚み7.0μmとした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。
フィルム厚み2.5μmとした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。
A面側のコロナ放電電力強さEaを10W・min/m2、B面側のコロナ放電電力強さEbを13W・min/m2とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。得られたフィルムの絶縁破壊電圧と素子加工性についても表1に示す。
ラジエーションヒーターの出力をA、B両面とも0kWとした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。得られたフィルムの絶縁破壊電圧と素子加工性についても表1に示す。
エアナイフのエア温度を110℃とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。得られたフィルムの絶縁破壊電圧と素子加工性についても表1に示す。
エアナイフのエア速度を120m/秒とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。得られたフィルムの絶縁破壊電圧と素子加工性についても表1に示す。
エアナイフのエア速度を160m/秒とした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。得られたフィルムの絶縁破壊電圧と素子加工性についても表1に示す。
予熱ロールの延伸速度を110%/min、延伸倍率を1.21倍で微延伸した以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。得られたフィルムの絶縁破壊電圧と素子加工性についても表1に示す。
予熱ロールの延伸速度を15%/min、延伸倍率を1.04倍で微延伸した以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。得られたフィルムの絶縁破壊電圧と素子加工性についても表1に示す。
A、B両面側にラジエーションヒーター出力それぞれ16kW,フィルムとの間隙を11mmとした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。得られたフィルムの絶縁破壊電圧と素子加工性についても表1に示す。
フィルム厚み7.1μmとした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。得られたフィルムの絶縁破壊電圧と素子加工性についても表1に示す。
フィルム厚み2.4μmとした以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。得られたフィルムの絶縁破壊電圧と素子加工性についても表1に示す。
該A面側の表面に5.6W・min/m2、該B面側の表面に8.0W・min/m2の処理強度で大気中でコロナ放電処理を行った以外は実施例1と同様に製膜を行い、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性は表1に示す通りである。
1’ フィルム
2 紙
2’ 紙
3 ベークライト板
3’ ベークライト板
4 重り
5 恒温槽
6 セットサンプル一式
7 両面テープ
7’ 両面テープ
8 測定台
9 引っ張り用治具
10 バネ計り
Claims (7)
- 剥離強度が3g/5cm以下であり、マイクロメータ法による厚みt1(μm)が2.5μm以上7.0μm以下であるコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルム。
- 両面に突起を有し、一方の表面をA面、他方の面をB面としたとき、下記式を全て満足している、請求項1に記載のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルム。
PBmin≧200(nm)
PBmax≦1,800(nm)
0.4≦PB700-1000/PB≦0.8
但し、
PBmin:B面の最小突起高さ(nm)
PBmax:B面の最大突起高さ(nm)
PB700-1000:B面に存在する高さ700nm以上1000nm未満の突起の0.1mm2あたりの個数
PB:B面に存在する突起の0.1mm2あたりの総個数 - 両面に突起を有し、一方の表面をA面、他方の面をB面としたとき、下記式を全て満足している、請求項1または2に記載のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルム。
PAmin≧200(nm)
PAmax≦1,500(nm)
0.3≦PA350-550/PA≦0.9
但し、
PAmin:A面の最小突起高さ(nm)
PAmax:A面の最大突起高さ(nm)
PA350-550:A面に存在する高さ350nm以上550nm未満の突起の0.1mm2あたりの個数
PA:A面に存在する突起の0.1mm2あたりの総個数 - PAとPBとが下記式を満足している、請求項2または3に記載のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルム。
PA≧300
PB≧700 - 請求項1〜4のいずれかに記載のコンデンサ用二軸配向ポリプロピレンフィルムの両面に金属膜が設けられてなる金属膜積層フィルム。
- 金属膜の表面電気抵抗が1〜20Ω/□の範囲内にある、請求項5に記載の金属膜積層フィルム。
- 請求項5または6に記載の金属膜積層フィルムを用いてなるフィルムコンデンサ。
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