JP2023002364A - コンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム、金属層一体型コンデンサ用ポリプロピレンフィルム、フィルムコンデンサ、及びフィルムロール - Google Patents
コンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム、金属層一体型コンデンサ用ポリプロピレンフィルム、フィルムコンデンサ、及びフィルムロール Download PDFInfo
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Abstract
Description
項1. コンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムであって、
前記コンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、昇温速度30℃/minの条件で示差走査熱量測定(DSC)を行った場合、
少なくとも2つ以上の融解ピークが観察され、
全体の融解熱量(100%)に対して、前記融解ピークのメインピークよりも低温側のサブピークがなす合計の融解熱量の割合が、60%以上70%以下の範囲であり、
前記全体の融解熱量(100%)に対して、150℃以下の融解熱量の割合が、12%以上20%以下の範囲である、
コンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム。
項2. 25℃環境における引張試験で測定される、
MD方向の引張破断強度が140MPa以上170MPa以下であり、
MD方向の引張破断伸度が130%以上160%以下であり、
TD方向の引張破断強度が330MPa以上370MPa以下であり、
TD方向の引張破断伸度が50%以上70%以下である、項1に記載のコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム。
項3. 前記コンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムを120℃で15分熱処理した場合、MD方向の熱収縮率、TD方向の熱収縮率、及び45°方向の熱収縮率の和が、10%以下である、項1または2に記載のコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム。
項4. 前記コンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムを構成するポリプロピレン樹脂は、Z平均分子量Mzが65.0万以上94.5万以下である、項1~3のいずれか1項に記載のコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム。
項5. 厚さが0.8μm以上6μm以下である、項1~4のいずれか1項に記載のコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム。
項6. 項1~5のいずれか1に記載のコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムと、
前記コンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムの片面又は両面に積層された金属層とを有する、金属層一体型コンデンサ用ポリプロピレンフィルム。
項7. 巻回された項6に記載の金属層一体型ポリプロピレンフィルムを有するか、又は、項6に記載の金属層一体型コンデンサ用ポリプロピレンフィルムが複数積層された構成を有する、フィルムコンデンサ。
項8. 項1~5のいずれか1に記載の二軸延伸ポリプロピレンフィルムが、ロール状に巻回されている、フィルムロール。
本実施形態に係るコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、昇温速度30℃/minの条件で示差走査熱量測定(DSC)を行った場合、少なくとも2つ以上の融解ピークが観察され、全体の融解熱量(100%)に対して、融解ピークのメインピークよりも低温側のサブピークがなす合計の融解熱量の割合が、60%以上70%以下の範囲であり、全体の融解熱量(100%)に対して、150℃以下の融解熱量の割合が、12%以上20%以下の範囲であることを特徴としている。
・前記分子量分布(Mw/Mn)が5.0以上6.6以下であり、
・前記Mzが72.0万以上79.0万以下であり、
・前記重量分率wが3.5%以上3.7%以下である、
態様とすることができる。このような物性のポリプロピレン樹脂を用いることにより、高温下における絶縁破壊強度に優れるとともに、機械方向(MD)の熱収縮が抑制されている二軸延伸ポリプロピレンフィルムが得られ易くなる。
・前記ポリプロピレン樹脂AのMwが27.5万以上35.0万未満であり、
・前記ポリプロピレン樹脂Aの分子量分布(Mw/Mn)が5.8以上10.0以下であり、
・前記ポリプロピレン樹脂Aのメルトフローレート(MFRA)が4.8g/10分以上5.5g/10分以下である、
態様とすることができる。このような物性のポリプロピレン樹脂Aを用いることにより、押出機によるキャストシート(延伸前駆体)の成形が容易に行い易くなる。
・前記ポリプロピレン樹脂AのMwが28.0万以上30.0万以下であり、
・前記ポリプロピレン樹脂Aの分子量分布(Mw/Mn)が6.0以上6.5以下であり、
・前記ポリプロピレン樹脂Aのメルトフローレート(MFRA)が5.0g/10分以上5.5g/10分以下である、
態様とすることができる。
・前記ポリプロピレン樹脂BのMwが38.5万以上55.0万以下であり、
・前記ポリプロピレン樹脂Bの分子量分布(Mw/Mn)が8.4以上11.0以下であり、
・前記ポリプロピレン樹脂Bのメルトフローレート(MFRB)が0.1g/10分以上2.2g/10分以下である、
態様とすることができる。このような物性のポリプロピレン樹脂Bを用いることにより、押出機によるキャストシート(延伸前駆体)の成形が容易に行い易くなる。
・前記ポリプロピレン樹脂BのMwが39.0万以上55.0万以下であり、
・前記ポリプロピレン樹脂Bの分子量分布(Mw/Mn)が8.5以上11.0以下であり、
・前記ポリプロピレン樹脂Bのメルトフローレート(MFRB)が1.0g/10分以上2.1g/10分以下である、
態様とすることができる。
上限は、高いほど好ましいが、例えば580V/μm、585V/μmなどである。
上限は、高いほど好ましいが、例えば635V/μm、640V/μmなどである。
前述の本実施形態の二軸延伸ポリプロピレンフィルムの製造方法は限定的ではないが、例えば下記の製造方法(以下「本実施形態の二軸延伸ポリプロピレンフィルムの製造方法」と称する)を採用することにより本実施形態の二軸延伸ポリプロピレンフィルムは好適に製造することができる。
コンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、昇温速度30℃/minの条件で示差走査熱量測定(DSC)を行った場合、
少なくとも2つ以上の融解ピークが観察され、
全体の融解熱量(100%)に対して、前記融解ピークのメインピークよりも低温側のサブピークがなす合計の融解熱量の割合が、60%以上70%以下の範囲であり、
前記全体の融解熱量(100%)に対して、150℃以下の融解熱量の割合が、12%以上20%以下の範囲である、
ことを特徴とする。
本実施形態の二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、コンデンサへの加工を考慮し、二軸延伸ポリプロピレンフィルムと、二軸延伸ポリプロピレンフィルムの片面又は両面に積層された金属層とを有する金属層一体型ポリプロピレンフィルムとしてもよい。
実施例及び比較例で使用した樹脂(PP樹脂A1及びPP樹脂B1)の詳細について、以下表1にまとめるとともに各物性の測定方法について記載する。
PP樹脂B1:大韓油化株式会社製,S802MタイプA
まず、SEC(サイズ排除クロマトグラフィー)を用い、以下の条件で、各ポリプロピレン樹脂の平均分子量及び分子量分布を測定した。
装置:HLC-8321GPC/HT(検出器:示差屈折計(RI))(東ソー株式会社製)
カラム:TSKgel guardcolumnHHR(30)HT(7.5mmI.D.×7.5cm)×1本 + TSKgel GMHHR-H(20)HT(7.8mmI.D.×30cm)×3本 (東ソー株式会社製)
溶離液:1,2,4-トリクロロベンゼン(富士フィルム和光純薬製GPC用)+BHT(0.05%)
流速:1.0mL/分
検出条件:polarity-(-)
注入量:0.3mL
カラム温度:140℃
システム温度:40℃
試料濃度:1mg/mL
試料前処理:試料を秤量し、溶媒(0.1%のBHTを添加した1,2,4-トリクロロベンゼン)を加えて140℃で1時間振盪溶解させた。その後0.5μmの焼結フィルターで加熱濾過した。
検量線:東ソー株式会社製の標準ポリスチレンを用いた5次近似曲線の検量線を作成した。但し、分子量はQ-ファクターを用いてポリプロピレンの分子量へ換算した。
また、各ポリプロピレン樹脂について、対数分子量Log(M)=4.5のときの微分分布値、対数分子量Log(M)=6.0のときの微分分布値を、次のような方法で得た。まず、RI検出計を用いて検出される強度分布の時間曲線(溶出曲線)を、上記標準ポリスチレンを用いて作製した検量線を用いて標準ポリスチレンの分子量M(Log(M))に対する分布曲線に変換した。次に、分布曲線の全面積を100%とした場合のLog(M)に対する積分分布曲線を得た後、この積分分布曲線をLog(M)で、微分することによってLog(M)に対する微分分布曲線を得た。この微分分布曲線から、Log(M)=4.5及びLog(M)=6.0のときの微分分布値を読んだ。また、Log(M)=4.5のときの微分分布値とLog(M)=6.0のときの微分分布値との差を分子量微分分布値差(DM)とした。なお、微分分布曲線を得るまでの一連の操作は、使用したGPC測定装置に内蔵されている解析ソフトウェアを用いて行った。
各ポリプロピレン樹脂について、10mm×35mm×0.3mmにプレス成形して約3gの測定用サンプルを作製した。次に、ヘプタン約150mLを加えてソックスレー抽出を8時間行った。抽出前後の試料質量よりヘプタン不溶分を算出した。
実施例、比較例で使用した原料樹脂ペレットの形態でのメルトフローレート(MFR)を、東洋精機株式会社のメルトインデックスを用いてJIS K 7210の条件Mに準じて測定した。具体的には、まず、試験温度230℃にしたシリンダ内に、4gに秤りとった試料を挿入し、2.16kgの荷重下で3.5分予熱した。その後、30秒間で底穴より押出された試料の重量を測定し、MFR(単位:g/10分又はg/10min)を求めた。上記の測定を3回繰り返し、その平均値をMFRの測定値とした。
〔二軸延伸ポリプロピレンフィルムの製造、及びその特性評価〕
ポリプロピレン樹脂A1(75質量部)とポリプロピレン樹脂B1(25質量部)を混合してドライブレンド樹脂組成物を得た。次に、ドライブレンド樹脂組成物を押出機へ供給し、溶融温度250℃及び剪断速度2000s-1で溶融した。この溶融樹脂を、Tダイを用いて押出し、表面温度を95℃に保持した金属ドラムに巻きつけて固化させてキャスト原反シートを作製した。未延伸のキャスト原反シートを140℃の温度に保ち、速度差を設けたロール間に通して流れ方向に4.5倍に延伸し、直ちに室温に冷却した。引き続き、流れ方向に延伸して得られた延伸フィルムをテンターに導いて、それぞれ、表2に記載の横延伸温度で幅方向に10倍に延伸した後、緩和率12%で緩和した。続いて、それぞれ、表2に記載の熱固定温度で熱固定処理後、表2に記載の冷却温度で冷却処理することで、幅約5m、厚み2.3μmの二軸延伸ポリプロピレンフィルムを得た。得られた二軸延伸ポリプロピレンフィルムを、直径400mmの鉄芯へ約8万m巻き付けてジャンボロールとして巻き取った。巻き取られた前記二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、35℃の雰囲気で24時間のエージング処理に供した。
所定の厚み(2.3μm)に設定した二軸延伸装置を用いてフィルムの製造を開始し、得られるフィルム厚みが目標とする厚み±2%に到達した時点からフィルムが破断等するまでの連続して製膜可能な時間(以下において、「連続製膜時間」とも称する)を計測した。なお、厚みが目標とする厚み±2%に到達した時点は、フィルムを切り出してマイクロメーター(JIS-B7502)を用いてJIS-C2330に準拠してフィルム厚さを測定し、確認した。得られた連続製膜時間に基づき次の評価基準に従い延伸性を評価した。
(延伸性の評価基準)
〇:8時間を超えても延伸破断なく製膜できた。
×:8時間未満で延伸破断した。
温度23±2℃、湿度50±5%RHの環境下で、シチズンセイミツ株式会社製 紙厚測定器 MEI-11(測定圧100kPa、降下速度3mm/秒、測定端子φ=16mm、測定力20.1N)を用いた。サンプルは10枚以上重ねたままロールより切り出し、切り出しの際にフィルムにシワや空気が入らないように取り扱った。10枚重ねのサンプルに対し、5回測定を行い、5回の平均値を10で除して、厚みを算出した。
二軸延伸ポリプロピレンフィルムの融解ピーク、及び、融解熱量全体に対する部分融解熱量分率(それぞれ、二軸延伸ポリプロピレンフィルムの全体の融解熱量(100%)に対する、融解ピークのメインピークよりも低温側のサブピークがなす合計の融解熱量の割合(サブピークの融解熱量分率)と、全体の融解熱量(100%)に対する150℃以下の融解熱量の割合(150℃以下の融解熱量分率))の評価は、パーキン・エルマー社製、入力補償型DSC Diamond DSCを用い、以下の手順により算出した。まず、ポリプロピレンフィルムを約3mg秤りとり、アルミニウム製のサンプルホルダーに詰め、DSC装置にセットし、窒素流下、0℃から260℃まで30℃/minの速度で昇温し、その融解曲線を測定した。DSC測定の結果、100℃から190℃の間には、少なくとも2つ以上の融解ピークが得られた。
25℃の測定環境において、二軸延伸ポリプロピレンフィルムのMD方向及びTD方向の引張破断強度(引張破壊応力)及び引張破断伸度を以下の手順で測定した。JIS K 7127:1999に準拠し、二軸延伸ポリプロピレンフィルムから、長さ150mm、幅15mmの矩形のサンプルを切り出した。このとき、MD方向について破断強度及び破断伸度を測定するサンプルについては、MD方向が長さ方向となるようにサンプルを切り出し、TD方向について引張破断強度及び引張破断伸度を測定するサンプルについては、TD方向が長さ方向となるようにサンプルを切り出した。次に、サンプルを、オーブン付き引張試験機(株式会社エー・アンド・デイ製テンシロン万能試験機RTG-1210)のチャックに、チャック間距離100mmでセットした。次に、サンプルを、試験速度200mm/minで引張試験を行った。次いで、同試験機に内蔵されたデータ処理ソフトによる自動解析より、引張破断強度及び引張破断伸度をと求めた。
二軸延伸ポリプロピレンフィルムを幅20mm、長さ130mmの長方形に切り出し、測定用サンプルを作製した。このとき、MD方向について熱収縮率を測定するサンプルについては、サンプルの長さ方向がMD方向と一致するようにサンプルを切り出した。また、TD方向について熱収縮率を測定するサンプルについては、サンプルの長さ方向がTD方向と一致するようにサンプルを切り出した。45°方向(MD方向とTD方向のの中間)について熱収縮率を測定するサンプルについては、サンプルの長さ方向が45°方向と一致するようにサンプルを切り出した。測定用サンプルは、それぞれ、3本ずつ準備した。次に、長さ100mmの箇所を定規で測り、当該箇所に標線を印した。そして、その3本の測定用サンプルを、120℃の熱風循環式恒温槽内に無荷重で吊るして15分間保持した。その後、室温(23℃)で冷却し、標線の間隔を定規で測定し、以下の式を用いて、それぞれ、MD方向の熱収縮率HSMD(%)、TD方向の熱収縮率HSTD(%)、及び45°方向の熱収縮率HS45°(%)の合計HSMD+HSTD+HS45°を算出した。結果を表2に示す。
熱収縮率HS(%)=[(加熱前の標線間隔-加熱後の標線間隔)/(加熱前の標線間隔)]×100
それぞれ3本の測定値の平均値を熱収縮率(%)とした。
なお、ここに記載した以外の測定条件については、JIS C 2151:2019の「25.寸法変化」に準じた。
JIS C2151(2006)17.2.2(平板電極法)記載の電極構成にて、下記の試験条件で実施例及び比較例に係るポリプロピレンフィルムの絶縁破壊電圧(BDV)を12回測定した。なお、昇圧中に下記の上限基準値の漏れ電流を検知した時点での印加電圧をBDVとした。BDVを、フィルムの厚み(μm)で割り、12回の測定結果中の上位2点および下位2点を除いた8点の平均値を、絶縁破壊の強さES(VDC/μm)とした。結果を表3に示す。
試験片:約150mm×150mm
試験片の状態調節:雰囲気条件にて30分
電源:直流
雰囲気:空気中、80℃、100℃、120℃
試験機:菊水電子工業社製 DC耐電圧/絶縁抵抗試験機TOS9213AS
電圧上昇速度:100V/s
電流検出応答速度:MID
上限基準値:5mA
各実施例及び比較例で得られた二軸延伸ポリプロピレンフィルムを用いて、下記の手順によりフィルムコンデンサを作製した。
蒸着・スリットにより得られた小巻取をのうち、左マージンの巻取リールと右マージンの巻取リールを用い、幅方向に蒸着部分がマージン部よりもはみ出すように2枚重ね合わせて巻回した(素子巻き加工)。巻回は、株式会社皆藤製作所製、自動巻取機 3KAW-N2型を用い、巻き取り張力200gにて、1360ターン行った。その際、巻き始めから巻き終わりまでを目視で観察し、しわやずれが発生したものを不合格とし、不合格となったものの数の製造数全体に対する割合を百分率で示し加工性の指標とした(以下素子巻収率と称する)。素子巻収率は高いほど好ましい。95%以上を良好「○」、95%未満を不良「×」として評価した。結果を表3に示す。
Claims (8)
- コンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムであって、
前記コンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、昇温速度30℃/minの条件で示差走査熱量測定(DSC)を行った場合、
少なくとも2つ以上の融解ピークが観察され、
全体の融解熱量(100%)に対して、前記融解ピークのメインピークよりも低温側のサブピークがなす合計の融解熱量の割合が、60%以上70%以下の範囲であり、
前記全体の融解熱量(100%)に対して、150℃以下の融解熱量の割合が、12%以上20%以下の範囲である、
コンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム。 - 25℃環境における引張試験で測定される、
MD方向の引張破断強度が140MPa以上170MPa以下であり、
MD方向の引張破断伸度が130%以上160%以下であり、
TD方向の引張破断強度が330MPa以上370MPa以下であり、
TD方向の引張破断伸度が50%以上70%以下である、請求項1に記載のコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム。 - 前記コンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムを120℃で15分熱処理した場合、MD方向の熱収縮率、TD方向の熱収縮率、及び45°方向の熱収縮率の和が、10%以下である、請求項1または2に記載のコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム。
- 前記コンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムを構成するポリプロピレン樹脂は、Z平均分子量Mzが65.0万以上94.5万以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載のコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム。
- 厚さが0.8μm以上6μm以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載のコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム。
- 請求項1~5のいずれか1に記載のコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムと、
前記コンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムの片面又は両面に積層された金属層とを有する、金属層一体型コンデンサ用ポリプロピレンフィルム。 - 巻回された請求項6に記載の金属層一体型ポリプロピレンフィルムを有するか、又は、請求項6に記載の金属層一体型コンデンサ用ポリプロピレンフィルムが複数積層された構成を有する、フィルムコンデンサ。
- 請求項1~5のいずれか1に記載の二軸延伸ポリプロピレンフィルムが、ロール状に巻回されている、フィルムロール。
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