JP2019065119A - 配向フィルム - Google Patents

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Abstract

【課題】高い絶縁破壊電圧及び高耐熱性を有するポリカーボネート樹脂と結晶性樹脂からなる配向フィルムの提供。【解決手段】ポリカーボネート樹脂と結晶性樹脂からなる配向フィルムであって、ポリカーボネート樹脂と結晶性樹脂の重量比が50:50〜95:5の範囲であって、さらにポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量が25000〜30000の範囲である配向フィルム。【選択図】なし

Description

本発明は、ポリカーボネート樹脂と結晶性樹脂からなる配向フィルムに関し、さらに詳しくは、特定分子量帯のポリカーボネート樹脂を使用することで、特に高い絶縁破壊電圧を有する配向フィルムに関するものである。
従来、フィルムコンデンサーは、一軸配向ポリカーボネートフィルム、二軸配向ポリエステルフィルム、二軸配向ポリプロピレンフィルム等のフィルムとアルミニウム箔等の金属薄膜とを重ね合わせ、巻回又は積層する方法により製造されている。近年、電気あるいは電子回路の小型化の要求に伴い、フィルムコンデンサーについても小型化や実装化が進んでおり、使用されるフィルムの薄膜化、電気特性の向上に加えて、さらなる耐熱性が要求されるようになってきた。また、自動車用途においては、運転室内での使用のみならず、エンジンルーム内にまで使用範囲が拡大しており、電気特性に加え、より高温下の環境に適したフィルムコンデンサーが要求されている。
かかる要求に対して、特許文献1から3には、耐熱性および電気特性に優れたポリマーフィルムを用いる方法が提案されている。例えば、特許文献1には、2成分の樹脂を含んでなるポリマーアロイフィルムにおいて、構造周期、または分散相の粒子間距離が0.001〜0.01μm未満の分散構造を形成していることが教示されている。また、特許文献2には、各種熱可塑性樹脂中に反応性官能基を有する樹脂の分散相を形成させる方法が教示されている。さらに、特許文献3には、ポリエステルおよび/またはポリカーボネートを含むマトリックス相中にポリエステルおよび/またはポリカーボネートを含む分散相を形成させる方法が示されている。いずれの文献も複数の樹脂を用いてフィルムを作成する方法が示されているものの、いまだ高い絶縁性能を安定的に発現させることは困難であった。
特開2004−231907号公報 特開2009−203410号公報 特開2014−62260号公報
本発明は、上記の背景技術に鑑みなされたもので、その目的は、高い絶縁破壊電圧及び高耐熱性を有するポリカーボネート樹脂と結晶性樹脂からなる配向フィルムを提供することにある。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、ポリカーボネート樹脂と結晶性樹脂からなる配向フィルムにおいて、ポリカーボネート樹脂と結晶性樹脂の混合比率を50:50〜95:5の範囲とし、さらに、ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量が25000〜30000以下である配向フィルムが提供される。
本発明の配向フィルムは、非晶性であるポリカーボネート樹脂を用いながらも、結晶性樹脂と混合し、分子配向させることにより、優れた生産性に加え高い膜厚制御を達成することができる。さらに、特定分子量範囲の高耐熱性ポリカーボネート樹脂を用いることにより高生産性と高い絶縁破壊電圧を達成することができ、フィルムコンデンサー用のベースフィルムとしても好適に用いることができる。
本発明の配向フィルムは、後述する高分子量ポリカーボネート樹脂と結晶性樹脂の重量比が50:50〜95:5の範囲である配向フィルムである。また本発明の配向フィルムは、後述する酸化防止剤、およびフィラーを含有してもよく、それは本発明の好ましい態様と言える。以下、本発明の配向フィルムを構成する各構成成分について説明する。
<ポリカーボネート樹脂>
本発明におけるポリカーボネート樹脂の重合に用いるモノマーとしては、それ自体公知のものを採用でき、例えば二価フェノール化合物の代表的な例としては、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(通称ビスフェノールA)、ハイドロキノン、レゾルシノール、4,4’−ビフェノール、1,1−ビス(4ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、4,4’−(p−フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノール、4,4’−(m−フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノール、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−イソプロピルシクロヘキサン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)オキシド、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホキシド等が挙げられる。これらは単独で用いても、二種以上併用してもよい。なかでも2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンが好ましい。
なお、本発明では、上記以外にも分岐構造を有するような3価以上の多価フェノール化合物又はそれらの誘導体も使用できる。代表的な例は、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、4,6−ジメチル−2,4,6−トリ(4−ヒドロキシフェニル)ヘプテン−2,4,6−ジメチル−2,4,6−トリ(4−ヒドロキシフェニル)ヘプタン、1,3,5−トリ(4−ヒドロキシフェニル)ベンゼン、2,6−ビス(2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェノ−ル、テトラ(4−ヒドロキシフェニル)メタン、トリスフェノール、ビス(2,4−ジヒドロキシルフェニル)ケトン、フロログルシン、フロログルシド、イサンチンビスフェノール、1,4−ビス(4,4−ジヒドロキシトリフェニルメチル)ベンゼン、4,6−ジメチル−2,4,6−トリ(4−ヒドロキシフェニル)ペンテン、3,3−ビス(4−ヒドロキシアリール)オキシインドール、5−クロロイサチン、5,7−ジクロロイサチン、2,4,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,2,4,4−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,4,4−トリヒドロキシジフェニルエーテル、2,2,4,4−テトラヒドロキシジフェニルエーテル、2,4,4−トリスヒドロキシフェニル−2−プロパン、2,2−ビス(2,4−ジヒドロキシ)プロパン、2,2,4,4−テトラヒドロキシジフェニルメタン、1−〔α−メチル−α−(4−ヒドロキシフェニル)エチル〕−4−〔α,α−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エチル〕ベンゼン、α、α’,α”−トリス(4−ヒドロキシフェニル)−1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、2,2−ビス〔4,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキシル〕−プロパン、2,6−ビス(2−ヒドロキシ−5−イソプロピロベンジル)−4−イソプロピルフェノール、ビス〔2−ヒドロキシ−3−(2−ヒドロキシ−5−イソプロピロベンジル)−5−メチルフェニル〕メタン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、2,4,7−トリヒドロキシフラバン、2,4,4−トリメチル−2,4,7−トリヒドロキシフラバン、1,3−ビス(2,4−ジヒドロキシフェニルイソプロピル)ベンゼン、5−ブロモイサチン、トリメリト酸、ピロメリト酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸及びこれらの酸クロライド等が挙げられる。これらは単独で用いても、二種以上併用してもよい。
本発明において、分子量調節剤として用いられる一価フェノール類(末端停止剤)としてはどのような構造でもよく、特に制限はない。例えば、p−tert−ブチルフェノール、p−tert−オクチルフェノール、p−クミルフェノール、4−ヒドロキシベンゾフェノン、フェノール等が挙げられる。なかでも、p−tert−ブチルフェノールが好ましい。これらの一価フェノール類は、得られたポリカーボネート樹脂の全末端に対して少なくとも5モル%、好ましくは少なくとも10モル%以上末端に導入されることが望ましく、また、一価フェノールは単独または2種以上混合して用いてもよい。前記の一価フェノール類は固形物およびまたは溶融物を、あるいは固形物およびまたは溶融物をアルカリ水溶液または有機溶媒に溶解して加えることができる。
本発明で使用されるポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は、25000〜30000の範囲が使用される。25500〜29500の範囲が特に好ましく、26000〜29000の範囲がより好ましい。粘度平均分子量が上記範囲にあることで、驚くべきことに絶縁破壊電圧を高度にかつ変動も抑えることができる。
上記ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は、塩化メチレン100mlにポリカーボネート樹脂0.7gを20℃で溶解した溶液から求めた比粘度(ηsp)を次式に挿入して求められる。
ηsp/c=[η]+0.45×[η]c(但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10−40.83
c=0.7
<結晶性樹脂>
本発明で使用される結晶性樹脂は、特に制限されないもののポリカーボネート樹脂との混合性や耐熱特性からポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂としては、例えば、芳香族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸または脂肪族ジカルボン酸などの酸成分とジオール成分とから構成される。芳香族ジカルボン酸成分としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルスルホンジカルボン酸等を用いることができ、なかでも好ましくは、テレフタル酸、フタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸を用いることができる。脂環族ジカルボン酸成分としては、例えば、シクロヘキサンジカルボン酸等を用いることができる。脂肪族ジカルボン酸成分としては、例えば、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸等を用いることができる。これらの酸成分は一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。また、ジオール成分としては、例えば、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリアルキレングリコール、2,2’−ビス(4’−β−ヒドロキシエトキシフェニル)プロパン等を用いることができる。なかでも好ましくは、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール等を用いることができ、特に好ましくは、1,4−シクロヘキサンジメタノール等を用いることができる。これらのジオール成分は一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
本発明で用いる結晶性樹脂は、特にポリカーボネート樹脂に対して相溶することが好ましく、ポリカーボネート樹脂との相溶性、機械的強度、生産性および取り扱い性等の点から、シクロヘキサンジメチレンテレフタレートを主たる構成成分とするポリエステルおよびそれらの変性体よりなる群から選ばれた少なくとも一種であることが好ましく、特に1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート等を主たる構成成分とするポリエステルおよびそれらの変性体よりなる群から選ばれた少なくとも一種であることが好ましい。ここでいう主たる構成成分とは、繰り返し構造単位のモル数を基準として、好ましくは30モル%以上、さらに好ましくは50モル%以上、特に好ましくは70モル%以上が好ましい。また共重合成分としては、イソフタル酸成分が好ましい。
本発明において、ポリカーボネート樹脂と結晶性樹脂の重量比は、50:50〜95:5の範囲にあることが必要である。結晶性樹脂の比率がこれより大きくなると、得られたフィルムの絶縁破壊電圧向上効果が小さくなってしまうため好ましくない。一方、結晶性樹脂の比率が小さくなり過ぎると、得られるフィルムの結晶化度が低く製膜延伸時の厚み斑が大きくなる傾向があり、破断不良が発生し易くなるため好ましくない。このような観点から、ポリカーボネート樹脂と結晶性樹脂の重量比について、より好ましくは55:45〜92:8、さらに好ましくは60:40〜90:10、特に好ましくは65:35〜88:12である。
<酸化防止剤>
本発明の配向フィルムは、酸化防止剤を含有することが好ましい。酸化防止剤としては、生成したラジカルを捕捉して酸化を防止する一次酸化防止剤、あるいは生成したパーオキサイドを分解して酸化を防止する二次酸化防止剤のいずれであってもよい。一次酸化防止剤としてはフェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤が挙げられ、二次酸化防止剤としてはリン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤が挙げられる。これらの中でも一次酸化防止剤と二次酸化防止剤の併用使用が好ましく、特に、一次酸化防止剤量をより多く配合する方が好ましく、一次酸化防止剤と二次酸化防止剤の重量比は10:1〜10:5の範囲が好ましい。
フェノール系酸化防止剤の具体例としては、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、2−t−ブチル−4−メトキシフェノール、3−t−ブチル−4−メトキシフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−〔4,6−ビス(オクチルチオ)−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ〕フェノール、n−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート等のモノフェノール系酸化防止剤が挙げられる。また、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、N,N’−ビス〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル〕ヒドラジン、N,N’−ヘキサン−1,6−ジイルビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオンアミド]、3,9−ビス〔1,1−ジメチル−2−〔β−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル〕−2,4,8,10−テトラオキサスピロ〔5.5〕ウンデカン等のビスフェノール系酸化防止剤が挙げられる。また、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、ペンタエリスリトールテトラキス〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、ビス〔3,3’−ビス−(4’−ヒドロキシ−3’−t−ブチルフェニル)ブチリックアシッド〕グリコールエステル、1,3,5−トリス(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンジル)−sec−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)トリオン、d−α−トコフェノール等の高分子型フェノール系酸化防止剤が挙げられる。
リン系酸化防止剤の具体例としては、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェニルジトリデシル)ホスファイト、オクタデシルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、ジイソデシルペンタエリスリトールジホスファイト、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド、10−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド、10−デシロキシ−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オクチルホスファイト等が挙げられる。
硫黄系酸化防止剤の具体例としては、ジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジミリスチル−3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリル−3,3’−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)、2−メルカプトベンズイミダゾール等が挙げられる。
また、酸化防止剤は、その熱分解温度が250℃以上であることが好ましい。熱分解温度が高いと、高温における絶縁破壊電圧の向上効果が高くなる。熱分解温度が低すぎる場合は、溶融押出時に酸化防止剤自体が熱分解してしまい、工程の汚染やポリマーの着色等の問題が生じやすくなる。このような観点から、酸化防止剤の熱分解温度は、より好ましくは280℃以上、さらに好ましくは300℃以上、特に好ましくは320℃以上である。本発明における酸化防止剤は、熱分解しにくい方が好ましく、熱分解温度は高い方が好ましいが、現実的には、その上限は500℃以下程度である。なお、本発明における熱分解温度とは、熱重量測定装置を用いて、昇温速度:20℃/分で測定したときに5%重量が減少した温度である。
また、酸化防止剤の融点は、40℃以上であることが好ましい。融点が低すぎる場合は、溶融押出時に酸化防止剤がポリマーより早く融解してしまい、押出機のスクリュー供給部分においてポリマーがスリップしてしまう傾向にある。それによって、ポリマーの供給が不安定となり、フィルムの厚み斑が悪くなる等の問題が生じる。このような観点から、酸化防止剤の融点は、より好ましくは50℃以上、さらに好ましくは100℃以上、特に好ましくは150℃以上である。他方、酸化防止剤の融点が高すぎる場合は、溶融押出時に酸化防止剤が融解しにくくなり、ポリマー内での分散が悪くなってしまう傾向にある。それにより、酸化防止剤の添加効果が局所的にしか発現しない等の問題が生じる。このような観点から、酸化防止剤の融点は、好ましくは300℃以下、より好ましくは280℃以下、さらに好ましくは260℃以下、特に好ましくは240℃以下である。
以上のような酸化防止剤としては、市販品をそのまま用いることもできる。市販品としては、例えば、ペンタエリスリトールテトラキス〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製:商品名IRGANOX1010)、N,N’−ビス〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル〕ヒドラジン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製:商品名IRGANOX1024)、n−オクタデシル−β−(4’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオネート(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製:商品名IRGANOX1076)、N,N’−ヘキサン−1,6−ジイルビス〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオンアミド〕(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製:商品名IRGANOX1098)、3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−[β−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフィエニル)プロピオニルオキシ]エチル]2、4、8、10−テトラオキサスピロ[5、5]−ウンデカン(アデカ社製:商品名アデカスタブAO−80)等が好ましく挙げられる。
酸化防止剤の含有量は、配向フィルムの質量を基準として0.001質量%以上2.0質量%未満が好ましい。酸化防止剤を上記数値範囲の含有量で含有することによって、絶縁破壊電圧の向上効果を高くすることができる。酸化防止剤の含有量が少なすぎる場合は、酸化防止剤の添加効果が十分でなく、絶縁破壊電圧の向上効果が低くなるだけでなく、後述する熱可塑性非晶樹脂に由来する熱劣化物が発生する。このような観点から、酸化防止剤の含有量は、0.001質量%以上がより好ましく、0.01質量%以上がさらに好ましく、0.1質量%以上が特に好ましい。他方、含有量が多すぎる場合は、二軸延伸フィルム中において酸化防止剤が凝集しやすくなる傾向にあり、酸化防止剤に起因する欠点が増加する傾向にあり、かかる欠点により絶縁破壊電圧の向上効果が低くなる。このような観点から、酸化防止剤の含有量は、1.8質量%以下がより好ましく、1.6質量%以下が特に好ましい。
<その他の添加剤>
本発明の配向フィルムは、本発明の目的を阻害しない範囲で、例えばさらに成形性、力学物性、表面性等を改良するために、熱可塑性非晶樹脂とは異なる他の樹脂成分を含有さたり、帯電防止剤、着色剤、耐候剤等の添加剤を加えることができる。また、無機粒子や有機粒子などの不活性粒子も粒子の形状を問わず、本発明の目的を阻害しない範囲であれば、少量併用しても良い。
<フィルム特性>
(フィルム厚み)
本発明の配向フィルムは、その厚みは特に制限されないが、薄くなるほど本発明の効果が出やすいことから、特に0.1μm以上20μm未満であることが好ましい。さらに好ましくは0.2μm以上18μm未満であり、特に好ましくは0.3μm以上16μm未満である。また、上記のようなフィルム厚みにすることによって、静電容量の高いコンデンサーを得ることができる。
(示差走査熱量測定)
本発明の配向フィルムは、示差走査熱量測定(DSC)で1回目の昇温で観測されるガラス転移温度Tgが120℃未満に存在しないことが好ましい。
ガラス転移温度(Tg)が120℃未満の比較的低温領域に存在すると、得られるフィルムの熱変形開始温度が低く、耐熱性が低くなり使用できる領域が大きく制限される。例えば、自動車のパワーコントロールユニットに使用するような大型コンデンサ向けフィルムとして使用するには、120℃未満にガラス転移温度の存在しないことが望ましい。そのような観点から本発明の配向フィルムは、示差走査熱量測定(DSC)で1回目の昇温で観測される最も低温側に観測されるガラス転移温度Tgが120℃以上であることが好ましく、さらに123℃以上であることが好ましい。なお、本発明におけるガラス転移温度とは、曲線の極大勾配の点における接線と基線の延長線との交点をガラス転移温度とした。
本発明の配向フィルムは、1回目の昇温で観測される示差走査熱量測定により得られる融解ピークTmが220℃以上にあり、該融解ピークの結晶融解エンタルピーΔHmが0.01〜20J/gであることがフィルム製膜時の延伸性や生産性の点から好ましい。融解ピーク温度(Tm)がこれよりも低かったり、結晶融解エンタルピー(ΔHm)が小さい場合には、フィルムの結晶化を進めても耐熱性が低下しやすい。なお、融解ピーク温度(Tm)の上限は290℃以下であることが好ましい。融解ピーク温度(Tm)がこれよりも高くなるか、結晶融解エンタルピー(ΔHm)前述の上限よりも大きい場合には、加熱加工時により過剰な熱量が必要となるため加工し難くなり、樹脂温度も高くなるため樹脂劣化の原因となってしまうことがある。
(比誘電率)
本発明の配向フィルムは、比誘電率が少なくとも2.0であることが望ましい。これよりも比誘電率が小さいと、コンデンサフィルムなどの絶縁材料として使用する際に静電容量が小さくなってしまうため好ましくなく、より大きな比誘電率とすることで、より大きな静電容量を獲得することができる。好ましい比誘電率は2.2以上、さらに2.5以上である。比誘電率の上限は特に制限されないが、3以下であることが好ましい。
(絶縁破壊電圧(BDV))
本発明の配向フィルムは、25℃における絶縁破壊電圧(BDV)が400kV/mm以上であることが好ましい。絶縁破壊電圧が上記数値範囲にあるということは、高い電圧においても使用することのできる優れた特性を保有しているということを表わす。かかる耐絶縁破壊電圧は、より好ましくは450kV/mm以上、さらに好ましくは500kV/mm以上である。
<配向フィルムの製造方法>
本発明の配向フィルムは、基本的には従来から知られている、あるいは当業界に蓄積されている方法で得ることができる。以下、本発明の配向フィルムを得るための製造方法について詳記する。なお、本発明の配向フィルムは、一軸配向フィルムであっても二軸配向フィルムであっても良いが、生産性や物性のバランスの点から二軸配向フィルムであることが好ましい。以下、二軸配向フィルムを例にとって、説明する。
先ず、前述の通り、ポリカーボネート樹脂と結晶性樹脂及び各種添加剤を配合した樹脂組成物を加熱溶融混練し、未延伸シートを作成する。具体的には樹脂組成物の融点(Tm、単位:℃)以上(Tm+50℃)以下の温度で加熱溶融し、シート状に押し出して、冷却固化して未延伸シートを得る。なお、未延伸シートを形成させる前に、一度ペレット状の組成物を作成してから再溶融してシート状に成形させても、直接未延伸シートを作成しても、どちらでも良い。
次いで、この未延伸シートを二軸に延伸する。延伸は、縦方向(機械軸方向)および横方向(機械軸方向と厚み方向とに垂直な方向)を同時延伸してもよいし、任意の順序で逐次延伸してもよい。例えば逐次延伸の場合は、先ず一軸方向に(樹脂組成物のガラス転移温度(Tg、単位:℃)−10℃)以上(Tg+70℃)以下の温度で2.8倍以上5.8倍以下、好ましくは2.9倍以上5.4倍以下、さらに好ましくは3.0倍以上5.0倍以下の倍率で延伸し、次いで該一軸方向と直交する方向にTg以上(Tg+80℃)以下の温度で2.8倍以上5.9倍以下、好ましくは2.9倍以上5.5倍以下、より好ましくは3.0倍以上5.1倍以下、さらに好ましくは3.1倍以上4.9倍以下の倍率で延伸する。さらに、面積延伸倍率(=縦延伸倍率×横延伸倍率)としては、8.0倍以上である事が、前述の面配向係数を備えるフィルムを得るため好ましい。面積延伸倍率が低くなると、耐熱性が劣るようになり好ましくない。このことから、面積延伸倍率は8.5倍以上がより好ましく、9.0倍以上がさらに好ましく、9.5倍以上が特に好ましい。また、面積延伸倍率が高くなり過ぎると製膜・延伸時に破断が起き易くなり、望ましくない。このような観点から、面積延伸倍率は、20倍以下が好ましく、18倍以下がより好ましく、17倍以下がさらに好ましく、16倍以下が特に好ましい。
なお、本発明においては、未延伸シート、または、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よい。
次いで、(Tg+40℃)〜Tmの温度で熱固定するのが好ましい。熱固定の温度は好ましくは160℃以上260℃以下であり、より好ましくは165℃以上255℃以下であり、さらに好ましくは170℃以上250℃以下である。熱固定温度が高すぎる場合は、特にフィルム厚みの薄いフィルムを製造する際に、フィルム破断が生じやすくなり、また厚み斑が悪化しやすくなる。熱固定の後に必要に応じて熱固定温度より20℃〜90℃低い温度下で弛緩処理をすると、さらに寸法安定性が良くなる。
以下、実施例により本発明をさらに説明する。なお、各特性値は以下の方法により測定し、特に断らない限り、部および%は、それぞれ重量部および重量%を意味する。
(1)酸化防止剤の含有量
酸化防止剤の成分および含有量は、H−NMR測定、13C−NMR測定により特定した。その際、酸化防止剤が樹脂と反応している場合、酸化防止剤の含有量はもとの酸化防止剤に換算した含有量で求めた。また、ポリマーと反応していない酸化防止剤と、ポリマーと反応した酸化防止剤とが混在し、同じ炭化水素鎖に着目しても複数のピーク位置が検出される場合は、それらの合計値より含有量を求めた。
(2)フィルム厚み
電子マイクロメータ(アンリツ(株)製の商品名「K−312A型」)を用いて針圧30gにてフィルム厚みを10点測定し、その平均値を厚みとした。
(3)ガラス転移温度(Tg)、融解エンタルピー(ΔHm)、融解ピーク温度(Tm)
示差走査熱量測定装置(TA Instruments 2100 DSC)を用い、試料10mgを昇温速度20℃/分で測定して求めた。
(4)比誘電率
得られた配向フィルムを用い、JIS C2151に準拠して、アルミ蒸着を施し、LCRメーター(HEWLETT PACKAD 4284A)を用いて1KHzで25℃における比誘電率を求めた。
(5)絶縁破壊電圧(BDV)
得られた配向フィルムを用い、JIS規格C2151に記載のDC試験のうち平板電極法に準拠して、東京精電株式会社製ITS−6003を用いて、0.1kV/secの昇圧速度で測定し、破壊時の電圧を絶縁破壊電圧として測定した。測定はn=50で行い、平均値を絶縁破壊電圧とし、平均値に対する標準偏差(%)を絶縁破壊電圧のばらつきとした。なお測定は25℃の室温で実施した。
(6)TEM観察(構造周期の分散構造)
得られた配向フィルムを用い、ヨウ素染色法によりポリカーボネートを染色後、超薄切片を切り出したサンプルについて、透過型電子顕微鏡にて10万倍に拡大して観察を行った。構造周期や分散構造の形成が確認できない場合を相溶化していると判断した。
[実施例1]
(樹脂組成物の作成)
表1に記載の各原料について表1記載の成分比で、ベント式二軸押出機を用いて溶融押出ペレット化を実施した。
(配向フィルムの製膜)
得られたペレットを110℃で7時間乾燥し、次いで押出機に供給し、280℃で溶融し、ダイスリットから押出し後、90℃に冷却されたキャスティングドラム上で冷却固化し、未延伸シートを作成した。
この未延伸シートを140℃で縦方向(機械軸方向)に3.0倍延伸し、続いてテンターに導いた後、横方向(機械軸方向と厚み方向とに垂直な方向)に3.5倍延伸した。なお、横方向の延伸の温度は、等分の4段階に別け、第1段階の温度を130℃、最終段階の温度を145℃とした。その後180℃で9秒間熱固定をし、さらに120℃まで冷却する間に横方向に3%弛緩処理をして、厚み3.0μmの二軸配向フィルムを得てロール状に巻き取った。得られたフィルムの特性を表1に示す。
[実施例2〜8、比較例1〜4]
表1に記載の通り変更する以外は実施例1と同様な操作を繰り返した。得られた配向フィルムの評価結果を、表1に示す。
Figure 2019065119
表1中の各記号は下記の通り。
・PC1:芳香族ポリカーボネート樹脂(ビスフェノールAと塩化カルボニルから常法によって作られた粘度平均分子量28500のポリカーボネート樹脂粉末、帝人(株)製パンライトK−1285WP(製品名))
・PC3:芳香族ポリカーボネート樹脂(ビスフェノールAと塩化カルボニルから常法によって作られた粘度平均分子量23700のポリカーボネート樹脂粉末、帝人(株)製パンライトL−1250WP(製品名))
・PC2:前記PC1と前記PC3を配合比50:50の割合で混合して作成した粘度平均分子量26200の芳香族ポリカーボネート樹脂粉末)
・PC4:芳香族ポリカーボネート樹脂(ビスフェノールAと塩化カルボニルから常法によって作られた粘度平均分子量30300のポリカーボネート樹脂粉末、帝人(株)製パンライトK−1300WP(製品名))
・PCTA:1,4−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート(88mol%)と1,4−シクロヘキシレンジメチレンイソフタレート(12mol%)との共重合体(SKChemials社製:商品名SKYpura1631)
・PCT:1,4−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート(SKChemials社製:商品名SKYpura0502)
・Irg1010:ペンタエリスリトールテトラキス〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製:商品名IRGANOX1010)
・P−EPQ:リン系酸化防止剤(クラリアントケミカルズ社製:商品名Hostanox P−EPQ)
・シリカ:真球シリカ粒子、平均粒径1.5μm(日本触媒社製:商品名KEP150)
本発明の配向フィルムは、特に高い絶縁破壊電圧を安定的に発現できることから、特にフィルムコンデンサー用のベースフィルムなど絶縁材料として好適に使用することができる。

Claims (10)

  1. ポリカーボネート樹脂と結晶性樹脂からなる配向フィルムであって、ポリカーボネート樹脂と結晶性樹脂の重量比が50:50〜95:5の範囲であって、さらにポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量が25000〜30000の範囲であることを特徴とする配向フィルム。
  2. 示差走査熱量測定により得られる融解ピークTmが220℃以上にあり、該融解ピークの結晶融解エンタルピーΔHmが0.01〜20J/gである請求項1に記載の配向フィルム。
  3. 示差走査熱量測定により得られるガラス転移温度Tgが120℃未満に存在しない請求項1〜2のいずれかに記載の配向フィルム。
  4. 厚みが0.1〜20.0umである請求項1〜3のいずれかに記載の配向フィルム。
  5. 走査型顕微鏡で測定した際に、ポリカーボネート樹脂と結晶性樹脂とが相溶している請求項1〜4のいずれかに記載の配向フィルム。
  6. 結晶性樹脂がシクロヘキシレンジメチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とするポリエステル樹脂であることを特徴そする請求項1〜5のいずれかに記載の配向フィルム。
  7. 酸化防止剤として、一次酸化防止剤と二次酸化防止剤とを含有する請求項1〜6のいずれかに記載の配向フィルム。
  8. 平均粒径0.05μm以上5μm以下のフィラーを配合することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の配向フィルム。
  9. 25℃での比誘電率が少なくとも2.0であり、絶縁破壊強度が少なくとも400V/μmである請求項1〜8のいずれかに記載の配向フィルム。
  10. コンデンサに用いる請求項1〜9のいずれか1項に記載の配向フィルム。
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