JP2023132019A - Biaxially oriented polypropylene film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンデンサの誘電体として用いた際に、高温・高電圧環境下において高い耐電圧性を有する二軸配向ポリプロピレンフィルムに関する。 The present invention relates to a biaxially oriented polypropylene film that has high voltage resistance under high temperature and high voltage environments when used as a dielectric of a capacitor.
二軸配向ポリプロピレンフィルムは、透明性、機械特性、電気特性などに優れるため、包装用途、テープ用途、ケーブルラッピングやコンデンサをはじめとする電気用途などの様々な用途に用いられている。 Biaxially oriented polypropylene film has excellent transparency, mechanical properties, and electrical properties, so it is used in a variety of applications including packaging, tape, cable wrapping, and electrical applications such as capacitors.
中でもコンデンサ用途においては、その優れた高耐電圧特性、低損失特性から、コンデンサの誘電体として特に好ましく用いられている。最近では、各種電気設備がインバーター化されつつあり、それに伴いコンデンサの小型化、大容量化の要求が一層強まってきている。さらに、特に自動車用途(ハイブリッドカーや電気自動車を含む。)や太陽光発電、風力発電用途では使用環境の高温化(85℃以上125℃以下を意味する。)が進んでおり、コンデンサに対する耐熱化要求も高まっている。そのため、誘電体であるフィルムには薄膜化、耐熱化、厚み当たりの耐電圧の向上が求められるととともに、電気エネルギーの損失を小さくするために誘電正接tanδを低減することが求められている。 Among these, in capacitor applications, it is particularly preferably used as a dielectric material for capacitors due to its excellent high withstand voltage characteristics and low loss characteristics. Recently, inverters are being used in various electrical equipment, and as a result, the demand for smaller capacitors and larger capacitors has become stronger. Furthermore, especially in automotive applications (including hybrid cars and electric vehicles), solar power generation, and wind power generation applications, the operating environment is becoming increasingly high temperature (meaning 85°C or higher and 125°C or lower), making capacitors more heat resistant. Demand is also increasing. Therefore, dielectric films are required to be thinner, more heat resistant, and have higher withstand voltage per thickness, and are also required to reduce the dielectric loss tangent tan δ in order to reduce the loss of electrical energy.
フィルムの誘電正接tanδを制御する技術として、重合触媒をナノサイズ触媒断片に断片化してポリプロピレン内に分散させる方法(例えば、特許文献1)や、基材フィルムに無機誘電体を基材フィルムの厚みの0.5%~10%の厚みで蒸着する方法(例えば、特許文献2)が提案されている。また、コンデンサ素子の誘電正接tanδを制御する技術として、コンデンサ素子のメタリコン剥離を抑制するために二軸配向ポリプロピレンフィルムの熱収縮率を低減させる技術が提案されている(例えば、特許文献3~5)。 Techniques for controlling the dielectric loss tangent tan δ of a film include a method in which a polymerization catalyst is fragmented into nano-sized catalyst fragments and dispersed in polypropylene (for example, Patent Document 1), and a method in which an inorganic dielectric material is added to a base film depending on the thickness of the base film. A method of vapor deposition with a thickness of 0.5% to 10% has been proposed (for example, Patent Document 2). Furthermore, as a technique for controlling the dielectric loss tangent tan δ of a capacitor element, a technique has been proposed in which the thermal shrinkage rate of a biaxially oriented polypropylene film is reduced in order to suppress peeling of the metallicon in a capacitor element (for example, Patent Documents 3 to 5 ).
しかしながら、フィルムの誘電正接tanδを制御するために特許文献1や2に記載の方法を用いた場合、触媒残渣や無機誘電体の含有によりフィルムの耐電圧が低下しやすい傾向がある。また、コンデンサ素子の誘電正接tanδを制御するために特許文献3~5に記載の方法を用いた場合、フィルムでのエネルギー損失による発熱までは抑制することができず、近年の高温・高電圧環境においては誘電正接tanδの低減が十分であるとはいえなかった。そこで本発明の課題は、高い加工性、耐電圧性を有し、かつ、エネルギー損失の低い二軸配向ポリプロピレンフィルムを提供することにある。 However, when the methods described in Patent Documents 1 and 2 are used to control the dielectric loss tangent tan δ of the film, the withstand voltage of the film tends to decrease due to the inclusion of catalyst residues and inorganic dielectrics. Furthermore, when the methods described in Patent Documents 3 to 5 are used to control the dielectric loss tangent tan δ of a capacitor element, it is not possible to suppress heat generation due to energy loss in the film, and it is difficult to control the dielectric loss tangent tan δ of a capacitor element. In this case, it could not be said that the dielectric loss tangent tan δ was sufficiently reduced. Therefore, an object of the present invention is to provide a biaxially oriented polypropylene film that has high processability, high voltage resistance, and low energy loss.
上記した課題は、以下により達成できる。すなわち、本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、電圧印加試験前の誘電正接をtanδ(0)、電圧174V/μmを印加する電圧印加試験後の誘電正接をtanδ(174)としたときに、下記式(1)で示される電圧印加試験前後での誘電正接の変化率ΔD(174)が1.0以上3.0以下であることを特徴とする、二軸配向ポリプロピレンフィルムである。
ΔD(174)=tanδ(174)/tanδ(0) ・・・(1)
The above-mentioned problems can be achieved by the following. That is, the biaxially oriented polypropylene film of the present invention has the following properties when the dielectric loss tangent before the voltage application test is tan δ (0) and the dielectric loss tangent after the voltage application test applying a voltage of 174 V/μm is tan δ (174). The biaxially oriented polypropylene film is characterized in that the rate of change in dielectric loss tangent ΔD (174) before and after the voltage application test expressed by formula (1) is 1.0 or more and 3.0 or less.
ΔD (174) = tan δ (174)/tan δ (0) ... (1)
本発明により、安定した高次構造を有し、コンデンサの誘電体として用いた場合に高温・高電圧環境下においても発熱を低く抑えることができる二軸配向ポリプロピレンフィルムを提供することができる。また、二軸配向ポリプロピレンフィルムの上記特性により、コンデンサの寿命を改善することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a biaxially oriented polypropylene film that has a stable higher-order structure and can suppress heat generation to a low level even in a high temperature and high voltage environment when used as a dielectric of a capacitor. Furthermore, the above properties of the biaxially oriented polypropylene film can improve the life of the capacitor.
以下、さらに詳しく本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムについて説明する。なお、以下「~」を用いて表す数値範囲においては、その上限値及び下限値が当該範囲に含まれるものとし、上限値と下限値の単位は同じであるものとする。 Hereinafter, the biaxially oriented polypropylene film of the present invention will be explained in more detail. In addition, in the numerical range expressed using "~" below, the upper limit value and the lower limit value shall be included in the range, and the units of the upper limit value and the lower limit value shall be the same.
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、キャストシートを直交する二方向、通常は長手方向と幅方向の二方向に延伸した二軸延伸ポリプロピレンフィルムである。つまりここでいう二軸配向とは、直交する二方向、通常は長手方向と幅方向に延伸したという意味である。長手方向とは製造工程中をフィルムが走行する方向(フィルムロールの状態では巻き方向)をいい、幅方向とはフィルム面内で長手方向と直交する方向をいう。また、ポリプロピレンフィルムとは、ポリプロピレン樹脂を主成分とするシート状の成形体をいい、ポリプロピレン樹脂とは、プロピレン単位を主たる構成単位とする樹脂をいう。主たる構成単位とは樹脂を構成する全構成単位を100mol%としたときに、50mol%を超え100mol%以下含まれる構成単位をいい、以下、「主たる構成単位」については同様に解釈することができる。 The biaxially oriented polypropylene film of the present invention is a biaxially oriented polypropylene film obtained by stretching a cast sheet in two orthogonal directions, usually the longitudinal direction and the width direction. In other words, the term "biaxial orientation" as used herein means stretching in two orthogonal directions, usually the longitudinal direction and the width direction. The longitudinal direction refers to the direction in which the film travels during the manufacturing process (in the case of a film roll, the winding direction), and the width direction refers to the direction perpendicular to the longitudinal direction within the plane of the film. In addition, a polypropylene film refers to a sheet-shaped molded product containing polypropylene resin as a main component, and polypropylene resin refers to a resin whose main constituent unit is a propylene unit. The main structural unit refers to a structural unit that is included in more than 50 mol% and less than 100 mol% when all the structural units constituting the resin are 100 mol%.Hereinafter, "main structural unit" can be interpreted in the same way. .
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムにおけるポリプロピレン樹脂としては、プロピレンの単独重合体だけでなく、後述するポリプロピレン共重合体や分岐鎖状ポリプロピレンが含まれてもよい。なお、本発明において「主成分」とは、フィルムの全成分100質量%中に占める割合が50質量%より多く100質量%以下である成分を意味し、より好ましくは80質量%以上100質量%以下、さらに好ましくは90質量%以上100質量%以下、特に好ましくは95質量%以上100質量%以下である。また、フィルム中のポリプロピレン樹脂以外の成分としては、後述する樹脂の他、酸化防止剤や易滑剤といった添加剤等が挙げられる。なお、フィルム中にポリプロピレン樹脂が複数種含まれる場合は、全てのポリプロピレン樹脂を合算して求めた含有量が50質量%を超えれば、ポリプロピレン樹脂を主成分とするものと解釈することができる。 The polypropylene resin in the biaxially oriented polypropylene film of the present invention may include not only propylene homopolymers but also polypropylene copolymers and branched polypropylenes, which will be described later. In addition, in the present invention, the "main component" means a component whose proportion in 100% by mass of all components of the film is more than 50% by mass and 100% by mass or less, more preferably 80% by mass or more and 100% by mass. The content is more preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, particularly preferably 95% by mass or more and 100% by mass or less. Further, as components other than the polypropylene resin in the film, in addition to the resins described below, additives such as antioxidants and lubricants can be mentioned. In addition, when multiple types of polypropylene resins are included in the film, if the total content of all polypropylene resins exceeds 50% by mass, it can be interpreted as containing polypropylene resin as the main component.
ポリプロピレン共重合体としては、他の不飽和炭化水素を共重合したポリプロピレン共重合体を好適に用いることができる。上記ポリプロピレン共重合体の共重合成分としては、例えば、エチレン、1-ブテン、1-ペンテン、3-メチルペンテン-1、3-メチルブテン-1、1-ヘキセン、4-メチルペンテン-1、5-エチルヘキセン-1、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-ヘプタデセン、1-オクタデセン、1-エイコセン、ビニルシクロヘキセン、スチレン、アリルベンゼン、シクロペンテン、ノルボルネン、5-メチル-2-ノルボルネンなどが挙げられる。 As the polypropylene copolymer, a polypropylene copolymer copolymerized with another unsaturated hydrocarbon can be suitably used. Examples of copolymerization components of the polypropylene copolymer include ethylene, 1-butene, 1-pentene, 3-methylpentene-1, 3-methylbutene-1, 1-hexene, 4-methylpentene-1, 5- Ethylhexene-1, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-tetradecene, 1-hexadecene, 1-heptadecene, 1-octadecene, 1-eicosene, vinylcyclohexene, styrene, allylbenzene, cyclopentene, norbornene, 5 -Methyl-2-norbornene and the like.
また、本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、ポリプロピレン樹脂以外の他の重合体(樹脂)を含んでもよい。他の重合体としては、プロピレン以外の不飽和炭化水素、例えば上記の共重合成分として挙げられたモノマー由来の構成単位を主たる構成単位とする単独重合体や共重合体等を用いることができる。なお、他の重合体が共重合体である場合は、プロピレンを共重合成分とすることもできる。 Furthermore, the biaxially oriented polypropylene film of the present invention may contain a polymer (resin) other than polypropylene resin. As other polymers, unsaturated hydrocarbons other than propylene, such as homopolymers and copolymers whose main constituent units are constituent units derived from the monomers listed as the above-mentioned copolymerization components, can be used. In addition, when the other polymer is a copolymer, propylene can also be used as a copolymerization component.
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムがポリプロピレン共重合体や他の重合体を含む場合、その含有量は、フィルムの主成分がポリプロピレン樹脂であることを満たす限り特に制限されない。但し、二軸配向ポリプロピレンフィルムの耐電圧特性や寸法安定性の観点から、これらの成分の含有量は、二軸配向ポリプロピレンフィルムにおける樹脂全体を構成する全構成単位を100mol%としたときに、プロピレン単位以外の構成単位が合計で20mol%以下となる量であることが好ましい。なお、含有量が上記要件を満たすか否かは、二軸配向ポリプロピレンフィルムが、ポリプロピレン共重合体と他の重合体の成分数は問わず、二軸配向ポリプロピレンフィルムにおける樹脂全体を構成する全構成単位に占めるプロピレン単位以外の構成単位が合計で20mol%以下であれば上記要件を満たすものとする。上記観点から、ポリプロピレン共重合体や他の重合体の含有量は、1mol%以下となる量であることがより好ましい。 When the biaxially oriented polypropylene film of the present invention contains a polypropylene copolymer or other polymer, the content is not particularly limited as long as the main component of the film is a polypropylene resin. However, from the viewpoint of withstand voltage characteristics and dimensional stability of the biaxially oriented polypropylene film, the content of these components should be determined based on the propylene It is preferable that the amount of structural units other than the unit is 20 mol% or less in total. In addition, whether or not the content satisfies the above requirements is determined based on the total composition of the entire resin in the biaxially oriented polypropylene film, regardless of the number of components of the polypropylene copolymer and other polymers. The above requirements are satisfied if the total amount of structural units other than propylene units in the unit is 20 mol% or less. From the above viewpoint, the content of the polypropylene copolymer and other polymers is more preferably 1 mol% or less.
さらに、本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、直鎖状ポリプロピレン樹脂Aを主成分とし、分岐鎖状ポリプロピレン樹脂Hを含有することが好ましい。直鎖状ポリプロピレン樹脂A、分岐鎖状ポリプロピレン樹脂Hについては後述する。 Further, the biaxially oriented polypropylene film of the present invention preferably contains linear polypropylene resin A as a main component and contains branched polypropylene resin H. Linear polypropylene resin A and branched polypropylene resin H will be described later.
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、コンデンサに用いたときの寿命改善の観点から、電圧印加試験前の誘電正接をtanδ(0)、電圧174V/μmを印加する電圧印加試験後の誘電正接をtanδ(174)としたときに、下記式(1)で示される電圧印加試験前後での誘電正接の変化率ΔD(174)が1.0以上3.0以下であることが重要である。
ΔD(174)=tanδ(174)/tanδ(0) ・・・(1)。
The biaxially oriented polypropylene film of the present invention has a dielectric loss tangent of tan δ(0) before a voltage application test and a dielectric loss tangent after a voltage application test of 174 V/μm from the viewpoint of improving the life when used in a capacitor. When tan δ (174), it is important that the change rate ΔD (174) of the dielectric loss tangent before and after the voltage application test expressed by the following formula (1) is 1.0 or more and 3.0 or less.
ΔD(174)=tanδ(174)/tanδ(0) (1).
ここで、「電圧174V/μmを印加する電圧印加試験」とは、フィルムに平板試料電極で直流電圧を174V/μmの条件で1時間印加する試験を意味し、電圧印加試験前後での誘電正接の変化率ΔD(174)は、電圧174V/μmを印加したことによる誘電正接の変化率を意味する。なお、「電圧130V/μmを印加する電圧印加試験」、「電圧印加試験前後での誘電正接の変化率ΔD(130)」についても印加電圧が異なる以外は同様に定義することができる。 Here, the "voltage application test in which a voltage of 174 V/μm is applied" means a test in which a DC voltage is applied to the film using a flat sample electrode at 174 V/μm for 1 hour, and the dielectric loss tangent before and after the voltage application test is The rate of change ΔD (174) means the rate of change in the dielectric loss tangent due to the application of a voltage of 174 V/μm. Note that the "voltage application test in which a voltage of 130 V/μm is applied" and the "change rate ΔD (130) of dielectric loss tangent before and after the voltage application test" can be similarly defined except that the applied voltages are different.
以下、電圧174V/μmを印加する電圧印加試験を単に「174V/μmの電圧印加試験」、電圧印加試験前後での誘電正接の変化率ΔD(174)を単に「ΔD(174)」ということがある。同様に電圧130V/μmを印加する電圧印加試験、電圧印加試験前後での誘電正接の変化率ΔD(130)についても同様に「130V/μmの電圧印加試験」、「ΔD(130)」ということができる。なお、174V/μmの電圧印加試験、130V/μmの電圧印加試験の詳細については後述する。 Hereinafter, the voltage application test in which a voltage of 174V/μm is applied will be simply referred to as "174V/μm voltage application test", and the rate of change in dielectric loss tangent ΔD(174) before and after the voltage application test will be simply referred to as "ΔD(174)". be. Similarly, the voltage application test in which a voltage of 130 V/μm is applied and the rate of change in dielectric loss tangent ΔD (130) before and after the voltage application test are also referred to as "130 V/μm voltage application test" and "ΔD (130)". I can do it. Note that details of the 174 V/μm voltage application test and the 130 V/μm voltage application test will be described later.
tanδは誘電損失の度合いを示す指標であり、誘電損失とは、誘電体に加えた電気エネルギーの一部が熱エネルギーとして失われることをいう。通常、tanδの値が大きいほど、加えた電気エネルギーに対して、熱エネルギーとして失われるエネルギーの割合が大きくなる。コンデンサを長期間使用すると、種々の原因により誘電体のtanδが上昇して多量の熱が発生することがあり、コンデンサの寿命が低下する原因となる。 Tan δ is an index indicating the degree of dielectric loss, and dielectric loss refers to the loss of part of the electrical energy applied to the dielectric as thermal energy. Generally, the larger the value of tan δ, the larger the ratio of energy lost as thermal energy to the applied electrical energy. When a capacitor is used for a long period of time, the tan δ of the dielectric material may increase due to various causes and a large amount of heat may be generated, which causes a reduction in the life of the capacitor.
ΔD(174)を3.0以下とすることで、コンデンサとしたときに使用時の発熱を抑制することができ、特に高温高耐電圧においてコンデンサの寿命が改善する。なお、通常174V/μmの電圧印加試験により誘電正接は上昇するため、実現可能性の観点からΔD(174)は実質1.0以上である。上記観点から、ΔD(174)は、1.0以上2.7以下であると好ましく、1.0以上2.6以下であるとより好ましい。 By setting ΔD(174) to 3.0 or less, heat generation during use can be suppressed when used as a capacitor, and the life of the capacitor is improved, especially at high temperatures and high withstand voltages. Note that, since the dielectric loss tangent usually increases due to a voltage application test of 174 V/μm, ΔD(174) is substantially 1.0 or more from the viewpoint of feasibility. From the above viewpoint, ΔD(174) is preferably 1.0 or more and 2.7 or less, and more preferably 1.0 or more and 2.6 or less.
ΔD(174)を1.0以上3.0以下または上記好ましい範囲にする方法としては、例えば、直鎖状ポリプロピレン樹脂Aに分岐鎖状ポリプロピレン樹脂Hを含有させてキャストシートに成形した後、これを縦延伸(長手方向への延伸)して急冷する方法が好適に用いられる。上記方法を用いる場合、分岐鎖状ポリプロピレン樹脂Hの量を適切に制御することや、急冷温度を低下させることにより、ΔD(174)がより低下しやすい。より具体的には、分岐鎖状ポリプロピレン樹脂Hの量を後述する好ましい範囲に調整することが好ましく、このような態様とすることにより、ポリプロピレン結晶の緻密化や高次構造の均質化が進んで、フィルムの高次構造が安定化する。その結果、ΔD(174)を1.0以上3.0以下または上記好ましい範囲にすることが容易となる。なお、急冷方法については特に制限されないが、例えば、一軸配向フィルムを温度制御したニップロールでニップしながら温度制御した搬送ロールに通して急冷処理をする方法が挙げられ、このときの温度条件は、搬送ロールは5℃以上15℃以下であることが好ましく、5℃以上13℃以下であるとより好ましい。ニップロールは5℃以上15℃以下であることが好ましく、7℃以上13℃以下であるとより好ましい。 A method for adjusting ΔD(174) to 1.0 or more and 3.0 or less or the above preferable range is, for example, by adding a branched polypropylene resin H to a linear polypropylene resin A, molding it into a cast sheet, and then forming this into a cast sheet. A method of longitudinally stretching (stretching in the longitudinal direction) and rapidly cooling is preferably used. When using the above method, ΔD(174) is more likely to decrease by appropriately controlling the amount of branched polypropylene resin H and lowering the quenching temperature. More specifically, it is preferable to adjust the amount of the branched polypropylene resin H to a preferable range described below, and by adopting such an embodiment, the densification of the polypropylene crystal and the homogenization of the higher-order structure progress. , the higher-order structure of the film is stabilized. As a result, it becomes easy to set ΔD(174) to 1.0 or more and 3.0 or less, or the above-mentioned preferable range. Although there are no particular restrictions on the quenching method, for example, a method of rapidly cooling a uniaxially oriented film by passing it through a temperature-controlled conveyance roll while nipping it with a temperature-controlled nip roll is mentioned, and the temperature conditions at this time are as follows: The temperature of the roll is preferably 5°C or more and 15°C or less, more preferably 5°C or more and 13°C or less. The temperature of the nip roll is preferably 5°C or more and 15°C or less, more preferably 7°C or more and 13°C or less.
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、電圧130V/μmを印加する電圧印加試験後の誘電正接をtanδ(130)としたときに、下記式(2)で示される電圧印加試験前後での誘電正接の変化率ΔD(130)が1.0以上2.7以下であることが好ましい。
ΔD(130)=tanδ(130)/tanδ(0) ・・・(2)。
The biaxially oriented polypropylene film of the present invention has a dielectric loss tangent before and after a voltage application test expressed by the following formula (2), where tan δ (130) is the dielectric loss tangent after a voltage application test in which a voltage of 130 V/μm is applied. It is preferable that the rate of change ΔD(130) is 1.0 or more and 2.7 or less.
ΔD(130)=tanδ(130)/tanδ(0) (2).
ΔD(130)を2.7以下とすることで、コンデンサとしたときに使用時の発熱を抑制することができ、特に高温高耐電圧においてコンデンサの寿命が改善する。なお、通常130V/μmの電圧印加試験により誘電正接は上昇するため、実現可能性の観点からΔD(130)は実質1.0以上である。上記観点から、ΔD(130)は、1.0以上2.6以下であると好ましく、1.0以上2.5以下であるとより好ましく、1.0以上2.4以下であるとさらに好ましい。 By setting ΔD(130) to 2.7 or less, it is possible to suppress heat generation during use when used as a capacitor, and the life of the capacitor is improved, especially at high temperatures and high withstand voltages. Note that since the dielectric loss tangent usually increases due to a voltage application test of 130 V/μm, ΔD(130) is substantially 1.0 or more from the viewpoint of feasibility. From the above viewpoint, ΔD(130) is preferably 1.0 or more and 2.6 or less, more preferably 1.0 or more and 2.5 or less, and even more preferably 1.0 or more and 2.4 or less. .
ΔD(130)を1.0以上2.7以下または上記好ましい範囲にする方法としては、例えば、高分子量ポリプロピレン樹脂Aに分岐鎖状ポリプロピレン樹脂Hを含有させてキャストシートに成形した後、これを縦延伸して急冷する方法が好適に用いられる。上記方法を用いる場合、分岐鎖状ポリプロピレン樹脂Hの量を適切に制御することや、急冷温度を低下させることにより、ΔD(130)がより低下しやすい。より具体的には、分岐鎖状ポリプロピレン樹脂Hの量を後述する好ましい範囲に調整することが好ましく、このような態様とすることにより、ΔD(130)を1.0以上2.7以下または上記好ましい範囲にする上記好ましい範囲にすることが容易となり、そのメカニズムは前述の通りである。なお、ここでいう急冷についても、ΔD(174)を1.0以上3.0以下または上記好ましい範囲にする方法で述べた方法、条件を好適に採用することができる。 A method for adjusting ΔD (130) to 1.0 to 2.7 or the above preferable range is, for example, by incorporating a branched polypropylene resin H into a high molecular weight polypropylene resin A, molding it into a cast sheet, and then molding this into a cast sheet. A method of longitudinal stretching and rapid cooling is preferably used. When using the above method, ΔD(130) is more likely to decrease by appropriately controlling the amount of branched polypropylene resin H and lowering the quenching temperature. More specifically, it is preferable to adjust the amount of the branched polypropylene resin H to a preferable range described below, and by adopting such an embodiment, ΔD (130) can be adjusted to 1.0 or more and 2.7 or less or the above. Achieving the desired range It is easy to achieve the above-mentioned preferable range, and the mechanism is as described above. As for the rapid cooling mentioned here, the method and conditions described for the method of setting ΔD (174) to 1.0 or more and 3.0 or less or the above-mentioned preferable range can be suitably employed.
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、コンデンサに用いたときに寿命を改善する観点から、ΔD(174)とΔD(130)の比(ΔD(174)/ΔD(130))が1.00以上1.20以下であることが好ましい。上記観点から、ΔD(174)とΔD(130)の比(ΔD(174)/ΔD(130))は、1.00以上1.18以下であるとより好ましい。 The biaxially oriented polypropylene film of the present invention has a ratio of ΔD(174) to ΔD(130) (ΔD(174)/ΔD(130)) of 1.00 or more from the viewpoint of improving the life when used in a capacitor. It is preferably 1.20 or less. From the above viewpoint, the ratio of ΔD(174) to ΔD(130) (ΔD(174)/ΔD(130)) is more preferably 1.00 or more and 1.18 or less.
ΔD(174)/ΔD(130)を1.20以下とすることで、コンデンサとしたときに使用時の発熱を抑制することができ、特に高温高耐電圧においてコンデンサの寿命が改善する。なお、電圧印加試験における印加電圧が大きくなると、誘電正接の変化率は上昇することはあっても低下することはないため、ΔD(174)/ΔD(130)は実質1.00以上である。 By setting ΔD(174)/ΔD(130) to 1.20 or less, heat generation during use can be suppressed when used as a capacitor, and the life of the capacitor is improved, especially at high temperatures and high withstand voltages. Note that as the applied voltage in the voltage application test increases, the rate of change in the dielectric loss tangent may increase but not decrease, so ΔD(174)/ΔD(130) is substantially 1.00 or more.
ΔD(174)/ΔD(130)を1.20以下または上記好ましい範囲にする方法としては、前述したΔD(174)やΔD(130)を調整する方法と同様の方法を用いることができる。 As a method for adjusting ΔD(174)/ΔD(130) to 1.20 or less or the above-mentioned preferable range, a method similar to the method for adjusting ΔD(174) and ΔD(130) described above can be used.
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、機械強度とコンデンサに用いたときの寿命改善を両立する観点から、厚み(t)が1.0μm以上3.0μm以下であることが好ましい。上記観点から、厚み(t)は1.5μm以上2.8μm以下であるとより好ましく、1.8μm以上2.6μm以下であるとさらに好ましい。厚み(t)を1.0μm以上とすることで、機械強度や耐電圧性を適切に制御でき、また、製膜時および加工時におけるフィルム破断を防止することができる。一方、厚み(t)を3.0μm以下とすることで、コンデンサの誘電体として用いた際に体積当たりの容量を大きくすることができ、結果、コンデンサの誘電体として好適に使用できる。 The biaxially oriented polypropylene film of the present invention preferably has a thickness (t) of 1.0 μm or more and 3.0 μm or less, from the viewpoint of achieving both mechanical strength and improving life when used in a capacitor. From the above viewpoint, the thickness (t) is more preferably 1.5 μm or more and 2.8 μm or less, and even more preferably 1.8 μm or more and 2.6 μm or less. By setting the thickness (t) to 1.0 μm or more, mechanical strength and voltage resistance can be appropriately controlled, and film breakage during film formation and processing can be prevented. On the other hand, by setting the thickness (t) to 3.0 μm or less, the capacitance per volume can be increased when used as a dielectric of a capacitor, and as a result, it can be suitably used as a dielectric of a capacitor.
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、金属蒸着する際に金属との密着性を高めるため、二軸延伸後にコロナ放電処理、プラズマ処理、グロー処理、火炎処理などの表面処理を施すことが好ましい。ポリプロピレンフィルムは通常、表面エネルギーが低く、その指標である表面ぬれ張力が30mN/m程度であるため金属との密着性に課題がある。これらの表面処理はポリプロピレンフィルムの表面エネルギーを高めるものであり、これらの表面処理によって表面ぬれ張力を42mN/m以上48mN/m以下とすることで、金属蒸着する際に金属との密着性が向上する。なお、これらの表面処理は単独で用いても併用してもよい。 The biaxially oriented polypropylene film of the present invention is preferably subjected to surface treatment such as corona discharge treatment, plasma treatment, glow treatment, flame treatment, etc. after biaxial stretching in order to improve adhesion to metal during metal vapor deposition. Polypropylene films usually have a low surface energy, and the surface wetting tension, which is an index thereof, is about 30 mN/m, so there is a problem in adhesion to metals. These surface treatments increase the surface energy of the polypropylene film, and by setting the surface wetting tension to 42 mN/m or more and 48 mN/m or less, the adhesion to metals is improved during metal vapor deposition. do. Note that these surface treatments may be used alone or in combination.
次に本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムに用いられるポリプロピレン樹脂について説明する。本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、直鎖状リプロピレン樹脂Aを主成分とし、分岐鎖状ポリプロピレン樹脂Hを含有することが好ましい。 Next, the polypropylene resin used in the biaxially oriented polypropylene film of the present invention will be explained. The biaxially oriented polypropylene film of the present invention preferably contains a linear polypropylene resin A as a main component and a branched polypropylene resin H.
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムに用いられる直鎖状ポリプロピレン樹脂Aとは、アイソタクチックポリプロピレン樹脂を意味する。このアイソタクチックポリプロピレン樹脂は、コンデンサ用途のポリプロピレンフィルムに一般的に使用されるポリプロピレン樹脂として知られている。本発明で使用する直鎖状ポリプロピレンAは、メソペンタッド分率(以下、mmmm)が96.0%以上99.5%以下、溶融流動指数(以下、MFR)が0.5g/10分以上3.0g/10分以下、溶融張力(以下、MS)が0.1g以上1.2g以下であることが好ましい。直鎖状ポリプロピレン樹脂Aとして好適に用いることができる樹脂としては、例えばボレアリス社製“Borclean”(商標)(HB300BFなど)等が挙げられる。 The linear polypropylene resin A used in the biaxially oriented polypropylene film of the present invention means an isotactic polypropylene resin. This isotactic polypropylene resin is known as a polypropylene resin commonly used for polypropylene films for capacitors. The linear polypropylene A used in the present invention has a mesopentad fraction (hereinafter referred to as mmmm) of 96.0% or more and 99.5% or less, and a melt flow index (hereinafter referred to as MFR) of 0.5 g/10 minutes or more.3. It is preferable that the melt tension is 0 g/10 minutes or less and the melt tension (hereinafter referred to as MS) is 0.1 g or more and 1.2 g or less. Examples of resins that can be suitably used as the linear polypropylene resin A include "Borclean" (trademark) manufactured by Borealis (such as HB300BF).
直鎖状ポリプロピレン樹脂Aのメソペンタッド分率(mmmm)は、高温環境下での耐電圧性の観点から96.0%以上であることが好ましく、さらに好ましくは97.0%以上である。mmmmは核磁気共鳴法(NMR法)で測定されるポリプロピレン樹脂の結晶相の立体規則性を示す指標である。ポリプロピレン樹脂の該数値が高いほど結晶化度や融点が高くなり、フィルムとしたときに特に高温での耐電圧が向上する。このような立体規則性の高いポリプロピレン樹脂を得るには、n-ヘプタン等の溶媒で得られた樹脂パウダーを洗浄する方法や、触媒および/または助触媒の選定、組成の選定を適宜行う方法等が好ましく採用される。 The mesopentad fraction (mmmm) of the linear polypropylene resin A is preferably 96.0% or more, more preferably 97.0% or more from the viewpoint of voltage resistance in a high temperature environment. mmmm is an index indicating stereoregularity of the crystal phase of polypropylene resin measured by nuclear magnetic resonance method (NMR method). The higher the numerical value of the polypropylene resin, the higher the crystallinity and melting point, and when formed into a film, the withstand voltage particularly at high temperatures is improved. In order to obtain such polypropylene resin with high stereoregularity, there are methods such as washing the obtained resin powder with a solvent such as n-heptane, selecting the catalyst and/or co-catalyst, and selecting the composition as appropriate. is preferably adopted.
直鎖状ポリプロピレン樹脂Aのメルトフローレート(MFR)は、JIS K 7210-1(2014)に準拠して測定した場合において、0.5g/10分以上3.0g/10分以下であることが好ましく、1.0g/10分以上2.9g/10分であるとより好ましく、1.5g/10分以上2.8g/10分以下であるとさらに好ましい。直鎖状ポリプロピレン樹脂AのMFRが上記好ましい範囲の場合、製膜性に優れるため安定して二軸配向ポリプロピレンフィルムが得られる上、二軸配向ポリプロピレンフィルムとしたときの耐電圧特性にも優れる。ポリプロピレン樹脂のMFRを上記の範囲内とするためには、触媒の種類や組成、重合温度を適切に選択する方法や水素存在下で重合する方法が好ましく採用される。 The melt flow rate (MFR) of linear polypropylene resin A is 0.5 g/10 minutes or more and 3.0 g/10 minutes or less when measured in accordance with JIS K 7210-1 (2014). Preferably, it is 1.0 g/10 minutes or more and 2.9 g/10 minutes, more preferably 1.5 g/10 minutes or more and 2.8 g/10 minutes or less. When the MFR of the linear polypropylene resin A is within the above-mentioned preferred range, it has excellent film forming properties, so a biaxially oriented polypropylene film can be stably obtained, and when it is made into a biaxially oriented polypropylene film, it also has excellent withstand voltage characteristics. In order to keep the MFR of the polypropylene resin within the above range, it is preferable to appropriately select the type and composition of the catalyst and the polymerization temperature, or to carry out polymerization in the presence of hydrogen.
直鎖状ポリプロピレン樹脂Aの溶融張力(MS)は、1.0g以下であることが好ましい。直鎖状ポリプロピレン樹脂AのMSが1.0g以下であると、樹脂を溶融した際に流動特性が向上し、フィルムの厚みムラや製膜破れの発生を抑制することができる。ポリプロピレン樹脂のMSを上記の範囲内とするためには、触媒の種類や組成、重合温度を適切に選択する方法や水素存在下で重合する方法が好ましく採用される。 The melt tension (MS) of the linear polypropylene resin A is preferably 1.0 g or less. When the MS of the linear polypropylene resin A is 1.0 g or less, the flow characteristics are improved when the resin is melted, and the occurrence of film thickness unevenness and film formation tears can be suppressed. In order to bring the MS of the polypropylene resin within the above range, it is preferable to appropriately select the type and composition of the catalyst and the polymerization temperature, or to carry out polymerization in the presence of hydrogen.
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムにおいて、直鎖状ポリプロピレン樹脂Aの含有量は、フィルムを構成するポリプロピレン樹脂全体を100質量%としたときに、90質量%より多く99質量%以下であることが好ましく、92質量%以上98質量%以下であるとより好ましく、93質量%以上97質量%以下であるとさらに好ましい。直鎖状ポリプロピレン樹脂Aの含有量が上記好ましい範囲の場合、二軸配向ポリプロピレンフィルムの立体規則性が高くなり、耐電圧性に優れる。 In the biaxially oriented polypropylene film of the present invention, the content of the linear polypropylene resin A may be more than 90% by mass and 99% by mass or less, when the entire polypropylene resin constituting the film is 100% by mass. It is preferably 92% by mass or more and 98% by mass or less, and even more preferably 93% by mass or more and 97% by mass or less. When the content of the linear polypropylene resin A is within the above-mentioned preferred range, the stereoregularity of the biaxially oriented polypropylene film becomes high and the withstand voltage property is excellent.
続いて分岐鎖状ポリプロピレン樹脂Hについて説明する。本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムに用いられる分岐鎖状ポリプロピレン樹脂Hとは、分岐鎖状ポリプロピレン樹脂であって、MFRが6.0g/10分以上13.0g/10分以下、かつMSが1.5g以上8.0g以下であるものをいう。このような分岐鎖状ポリプロピレン樹脂を得るには、ポリプロピレン樹脂に高エネルギーイオン化放射線を用いる方法(例えば、特開昭62-121704号)、ポリプロピレン樹脂に特定の有機過酸化物を反応させる方法(例えば、特許第2869606号)、ポリプロピレン樹脂に熱分解性ラジカル形成剤とエチレン系多官能不飽和モノマーを反応させる方法(例えば、特開平10-330436号)、ポリプロピレン樹脂の重合時に特定の触媒を用いる方法(例えば、特開2009-057542号)などが好ましく用いられる。分岐鎖状ポリプロピレン樹脂Hとして好適に用いることができる樹脂としては、例えば日本ポリプロ社製“WAYMAX”(登録商標)(EX4000、MFX3など)等が挙げられる。 Next, the branched polypropylene resin H will be explained. The branched polypropylene resin H used in the biaxially oriented polypropylene film of the present invention is a branched polypropylene resin having an MFR of 6.0 g/10 minutes or more and 13.0 g/10 minutes or less, and an MS of 1 .5g or more and 8.0g or less. To obtain such a branched polypropylene resin, there are two methods: using high-energy ionizing radiation on polypropylene resin (for example, Japanese Patent Application Laid-open No. 121704/1983), and reacting polypropylene resin with a specific organic peroxide (for example, , Japanese Patent No. 2869606), a method of reacting a thermally decomposable radical forming agent and an ethylenically-based polyfunctional unsaturated monomer with a polypropylene resin (for example, JP-A-10-330436), a method of using a specific catalyst during polymerization of a polypropylene resin. (For example, JP-A No. 2009-057542) is preferably used. Examples of resins that can be suitably used as the branched polypropylene resin H include "WAYMAX" (registered trademark) manufactured by Nippon Polypropylene Co., Ltd. (EX4000, MFX3, etc.).
分岐鎖状ポリプロピレン樹脂Hは、分子鎖中に分岐構造を有している。なお、分岐鎖状ポリプロピレン樹脂とは、カーボン原子10,000個中に対し5箇所以下の内部3置換オレフィンを有するポリプロピレン樹脂であり、この内部3置換オレフィンの存在は、1H-NMRスペクトルのプロトン比により確認することができる。分岐鎖状ポリプロピレン樹脂は、α晶核剤としての作用を有しながら、一定範囲の添加量であれば結晶形態による粗面形成も可能となる。すなわち、溶融押出した樹脂シートの冷却工程で生成するポリプロピレンの球晶サイズを小さく制御でき、耐電圧特性に優れた二軸配向ポリプロピレンフィルムを得ることができる。 The branched polypropylene resin H has a branched structure in its molecular chain. Note that the branched polypropylene resin is a polypropylene resin that has internal trisubstituted olefins at 5 or less positions per 10,000 carbon atoms, and the presence of this internal trisubstituted olefin indicates that protons in the 1 H-NMR spectrum It can be confirmed by the ratio. The branched polypropylene resin has the function of an α-crystal nucleating agent, and if the amount added is within a certain range, it is possible to form a rough surface due to the crystal morphology. That is, the spherulite size of the polypropylene produced in the cooling process of the melt-extruded resin sheet can be controlled to be small, and a biaxially oriented polypropylene film with excellent voltage resistance properties can be obtained.
分岐鎖状ポリプロピレン樹脂HのMFRは、6.0g/10分以上13.0g/10分以下であることが好ましく、6.5g/10分%以上12.5g/10分以下であるとより好ましく、7.0g/10分%以上12.0g/10分以下であるとさらに好ましい。分岐鎖状ポリプロピレン樹脂HのMFRが上記範囲の場合、ポリプロピレンの結晶化が効率よく進み、フィルムの高次構造が安定化するため、所望の誘電特性(ΔD(174)、ΔD(130))を実現しやすい。ポリプロピレン樹脂のMFRを上記の範囲内とするためには、触媒の種類や組成、重合温度を適切に選択する方法や水素存在下で重合する方法が好ましく採用される。 The MFR of the branched polypropylene resin H is preferably 6.0 g/10 minutes or more and 13.0 g/10 minutes or less, more preferably 6.5 g/10 minutes or more and 12.5 g/10 minutes or less. , more preferably 7.0 g/10 min % or more and 12.0 g/10 min % or less. When the MFR of the branched polypropylene resin H is within the above range, crystallization of the polypropylene proceeds efficiently and the higher-order structure of the film is stabilized, so that desired dielectric properties (ΔD (174), ΔD (130)) can be achieved. Easy to achieve. In order to keep the MFR of the polypropylene resin within the above range, it is preferable to appropriately select the type and composition of the catalyst and the polymerization temperature, or to carry out polymerization in the presence of hydrogen.
分岐鎖状ポリプロピレン樹脂HのMFRをMFR(H)、直鎖状ポリプロピレン樹脂AのMFRをMFR(A)とするとき、分岐鎖状ポリプロピレン樹脂Hと直鎖状ポリプロピレン樹脂AのMFRの差(MFR(H)-MFR(A))は5.0g/10分以上10.0g/10分以下であることが好ましく、5.5g/10分以上9.5g/10分以下であるとより好ましく、6.0g/10分以上9.5g/10分以下であるとさらに好ましい。MFR(H)-MFR(A)が上記範囲の場合、ポリプロピレンの結晶化が効率よく進み、フィルムの高次構造が安定化するため、所望の誘電特性(ΔD(174)、ΔD(130))を実現しやすい。MFR(H)-MFR(A)を上記範囲とするためには、MFR(H)-MFR(A)が上記範囲となるように直鎖状ポリプロピレン樹脂Aと分岐鎖状ポリプロピレン樹脂Hの組み合わせを選択すればよい。 When the MFR of branched polypropylene resin H is MFR (H) and the MFR of linear polypropylene resin A is MFR (A), the difference in MFR between branched polypropylene resin H and linear polypropylene resin A (MFR (H)-MFR(A)) is preferably 5.0 g/10 minutes or more and 10.0 g/10 minutes or less, more preferably 5.5 g/10 minutes or more and 9.5 g/10 minutes or less, More preferably, it is 6.0 g/10 minutes or more and 9.5 g/10 minutes or less. When MFR(H)-MFR(A) is within the above range, crystallization of polypropylene proceeds efficiently and the higher-order structure of the film is stabilized, so desired dielectric properties (ΔD(174), ΔD(130)) are achieved. is easy to achieve. In order to make MFR(H)-MFR(A) within the above range, a combination of linear polypropylene resin A and branched polypropylene resin H is required so that MFR(H)-MFR(A) falls within the above range. Just choose.
分岐鎖状ポリプロピレン樹脂HのMSは、1.5g以上8.0g以下であることが好ましく、2.0g以上7.0g以下であるとより好ましく、3.0g以上6.0g以下であるとさらに好ましい。分岐鎖状ポリプロピレン樹脂HのMSが上記範囲の場合、ポリプロピレン結晶が緻密化および高次構造の均質化が進み、フィルムの高次構造が安定化するため、本願の誘電特性(ΔD(174)、ΔD(130))を実現しやすい。 The MS of the branched polypropylene resin H is preferably 1.5 g or more and 8.0 g or less, more preferably 2.0 g or more and 7.0 g or less, and even more preferably 3.0 g or more and 6.0 g or less. preferable. When the MS of the branched polypropylene resin H is within the above range, the polypropylene crystal becomes denser and the higher-order structure becomes more homogeneous, and the higher-order structure of the film is stabilized. ΔD(130)) is easily realized.
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムにおいて、分岐鎖状ポリプロピレン樹脂Hの含有量は、フィルムを構成するポリプロピレン樹脂全体を100質量%としたときに、1.0質量%以上10質量%以下であることが好ましく、2.0質量%以上8.0質量%以下であるとより好ましく、3.0質量%以上7.0質量%以下であるとさらに好ましい。分岐鎖状ポリプロピレン樹脂Hの含有量が上記好ましい範囲の場合、ポリプロピレン結晶が緻密化および高次構造の均質化が進み、フィルムの高次構造が安定化するため、本願の誘電特性(ΔD(174)、ΔD(130))を実現しやすい。 In the biaxially oriented polypropylene film of the present invention, the content of the branched polypropylene resin H is 1.0% by mass or more and 10% by mass or less when the entire polypropylene resin constituting the film is 100% by mass. The content is preferably 2.0% by mass or more and 8.0% by mass or less, and even more preferably 3.0% by mass or more and 7.0% by mass or less. When the content of the branched polypropylene resin H is within the above preferred range, the polypropylene crystal becomes denser and the higher-order structure becomes more homogeneous, and the higher-order structure of the film is stabilized. ), ΔD(130)).
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、本発明の目的を損なわない範囲で種々の添加剤、例えば、結晶核剤、酸化防止剤、熱安定剤、易滑剤、帯電防止剤、ブロッキング防止剤、充填剤、粘度調整剤、着色防止剤などを含有せしめることも好ましい。 The biaxially oriented polypropylene film of the present invention may contain various additives such as a crystal nucleating agent, an antioxidant, a heat stabilizer, a lubricant, an antistatic agent, an antiblocking agent, and a filler as long as the object of the present invention is not impaired. It is also preferable to contain agents, viscosity modifiers, color inhibitors, etc.
上記した添加剤の中で、酸化防止剤の種類、および添加量の選定は長期耐熱性の観点から重要である。すなわち、酸化防止剤としては、立体障害性を有するフェノール系のもので、そのうち少なくとも1種は分子量500以上の高分子量型のものが好ましい。具体的には、例えば、2,6-ジ-t-ブチル-p-クレゾール(BHT:分子量220.4)、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(例えば、BASF社製“Irganox”(登録商標)1330:分子量775.2)、テトラキス[メチレン-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]メタン(例えば、BASF社製“Irganox”(登録商標)1010:分子量1177.7)などを単独使用、もしくは併用することが好ましい。これら酸化防止剤の総含有量はポリプロピレン樹脂全量に対して0.03質量部以上1.0質量部以下であることが好ましく、0.1質量部以上0.9質量部以下であるとより好ましい。ポリプロピレン樹脂組成物中の酸化防止剤含有量を0.03質量部以上とすると、酸化防止の効果が得られやすく、長期耐熱性を保ちやすい。一方、ポリプロピレン樹脂組成物中の酸化防止剤含有量を1.0質量部以下とすると、高温耐電圧特性を保ちやすい。 Among the above-mentioned additives, the type of antioxidant and selection of the amount added are important from the viewpoint of long-term heat resistance. That is, the antioxidant is preferably a phenolic one having steric hindrance, and at least one of them is a high molecular weight type having a molecular weight of 500 or more. Specifically, for example, 2,6-di-t-butyl-p-cresol (BHT: molecular weight 220.4), 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris (3,5-di -t-butyl-4-hydroxybenzyl)benzene (for example, "Irganox" (registered trademark) 1330 manufactured by BASF: molecular weight 775.2), tetrakis[methylene-3(3,5-di-t-butyl-4- Hydroxyphenyl)propionate]methane (for example, "Irganox" (registered trademark) 1010 manufactured by BASF, molecular weight 1177.7) is preferably used alone or in combination. The total content of these antioxidants is preferably 0.03 parts by mass or more and 1.0 parts by mass or less, more preferably 0.1 parts by mass or more and 0.9 parts by mass or less based on the total amount of the polypropylene resin. . When the antioxidant content in the polypropylene resin composition is 0.03 parts by mass or more, the antioxidant effect is easily obtained and long-term heat resistance is easily maintained. On the other hand, when the antioxidant content in the polypropylene resin composition is 1.0 parts by mass or less, high-temperature withstand voltage characteristics can be easily maintained.
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、上記した直鎖状ポリプロピレン樹脂Aを主成分とし、分岐鎖状ポリプロピレン樹脂Hを含むポリプロピレン樹脂組成物を、シート状に成型し、その後二軸延伸することによって得ることが好ましい。二軸延伸の方法としては、インフレーション同時二軸延伸法、テンター同時二軸延伸法、テンター逐次二軸延伸法のいずれを採用してもよいが、製膜安定性、厚み均一性の観点でテンター逐次二軸延伸法を採用することが好ましい。特に長手方向に延伸後、幅方向に延伸することが好ましい。 The biaxially oriented polypropylene film of the present invention is produced by molding a polypropylene resin composition containing the above-mentioned linear polypropylene resin A as a main component and branched polypropylene resin H into a sheet shape, and then biaxially stretching the polypropylene resin composition. It is preferable to obtain As the method for biaxial stretching, any of the inflation simultaneous biaxial stretching method, tenter simultaneous biaxial stretching method, and tenter sequential biaxial stretching method may be adopted, but from the viewpoint of film forming stability and thickness uniformity, tenter It is preferable to employ a sequential biaxial stretching method. In particular, it is preferable to stretch in the width direction after stretching in the longitudinal direction.
次に本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムの製造方法を以下に説明するが、必ずしもこれに限定されるものではない。 Next, a method for producing a biaxially oriented polypropylene film of the present invention will be described below, but the method is not necessarily limited thereto.
まず、上記した直鎖状ポリプロピレン樹脂Aおよび分岐鎖状ポリプロピレン樹脂Hを上記の好ましい比率でドライブレンドして単軸の溶融押出機に供給し、200℃以上260℃以下にて溶融押出する。次に、ポリマー管の途中に設置したフィルターにて、異物や変性ポリマーなどを除去する。そしてTダイより溶融シートをキャストドラム上に吐出して冷却固化してキャストシートを形成する。 First, the above-mentioned linear polypropylene resin A and branched polypropylene resin H are dry-blended in the above-mentioned preferable ratio, supplied to a single-screw melt extruder, and melt-extruded at a temperature of 200° C. or higher and 260° C. or lower. Next, a filter installed in the middle of the polymer tube removes foreign substances and modified polymers. Then, the molten sheet is discharged from the T-die onto a cast drum, and is cooled and solidified to form a cast sheet.
キャストドラムの温度は、β晶および球晶を適切に生成させる観点から70℃以上110℃以下であることが好ましく、75℃以上105℃以下であるとさらに好ましく、80℃以上100℃以下であればさらに好ましい。キャストドラム温度を70℃以上とすることで、キャストシート中に形成されるβ晶が少なくなり過ぎるのを防ぎ、二軸延伸後に得られるフィルムの滑り性を保つため、製膜および加工時のフィルム搬送工程における搬送シワの発生やフィルムロールの巻姿の悪化を防ぐことができる。一方、キャストドラム温度を110℃以下とすることで、キャストシート中にβ晶が過剰に形成されるのを防ぐことができ、製膜および加工時のフィルムの搬送工程における蛇行の発生やフィルムロールの巻姿の悪化を防ぎやすくなる。 The temperature of the cast drum is preferably 70°C or more and 110°C or less, more preferably 75°C or more and 105°C or less, and even more preferably 80°C or more and 100°C or less, from the viewpoint of appropriately generating β crystals and spherulites. Even more preferred. By setting the cast drum temperature to 70°C or higher, the amount of β crystals formed in the cast sheet is prevented from decreasing too much, and in order to maintain the slipperiness of the film obtained after biaxial stretching, the film during film formation and processing is It is possible to prevent the occurrence of conveyance wrinkles in the conveyance process and deterioration of the winding appearance of the film roll. On the other hand, by setting the cast drum temperature to 110°C or less, it is possible to prevent excessive formation of β crystals in the cast sheet, and prevent the occurrence of meandering in the film conveyance process during film forming and processing. This makes it easier to prevent the appearance of the roll from deteriorating.
Tダイから吐出された溶融シートがキャストドラムに着地し、ドラムに密着している時間は1.0秒以上3.0秒以下であることが好ましい。密着している時間を1.0秒以上とすると、溶融シートを固化しやすく、その後の延伸工程で破断するのを防ぎやすい。一方、密着している時間を3.0秒以下とすると、キャストシート中にβ晶が過剰に形成されるのを防ぐことができ、製膜および加工時のフィルムの搬送工程における蛇行の発生やフィルムロールの巻姿の悪化を防ぎやすくなる。 The molten sheet discharged from the T-die lands on the cast drum and is in close contact with the drum for preferably 1.0 seconds or more and 3.0 seconds or less. When the time of close contact is 1.0 seconds or more, the molten sheet is easily solidified, and it is easy to prevent it from breaking in the subsequent stretching process. On the other hand, if the contact time is 3.0 seconds or less, excessive formation of β-crystals in the cast sheet can be prevented, and the occurrence of meandering in the film conveyance process during film formation and processing can be prevented. This makes it easier to prevent the film roll from deteriorating in appearance.
なお、溶融シートをキャストドラムへ密着させる方法としては、静電印加法、エアーナイフ法、ニップロール法、水中キャスト法などの手法を採用することができるが、厚みむら抑制、高速製膜化、フィルムの表面性状制御の観点からエアーナイフ法が好ましい。 In addition, methods such as electrostatic application method, air knife method, nip roll method, and underwater casting method can be used to bring the molten sheet into close contact with the cast drum. The air knife method is preferred from the viewpoint of controlling the surface properties.
次に、縦延伸工程にてキャストシートを長手方向に延伸(縦延伸)して、一軸配向フィルムを得る。具体的には、キャストシートを温度制御した縦延伸ロールに通し、ロール間の周速差によって所定の延伸倍率で長手方向に延伸することが好ましい。縦延伸ロールの温度は135℃以上155℃以下であることが好ましい。縦延伸ロールの温度を135℃以上とすることで、縦延伸時の熱量不足を防止し、縦延伸工程でのフィルム破断を軽減しやすい。一方、縦延伸ロールの温度を155℃以下とすることで、一軸配向フィルムの配向が高まり、二軸延伸後に得られる二軸配向ポリプロピレンフィルムの耐電圧が向上しやすくなる。 Next, in a longitudinal stretching step, the cast sheet is stretched in the longitudinal direction (longitudinal stretching) to obtain a uniaxially oriented film. Specifically, it is preferable to pass the cast sheet through longitudinal stretching rolls whose temperature is controlled, and to stretch the cast sheet in the longitudinal direction at a predetermined stretching ratio due to the difference in circumferential speed between the rolls. The temperature of the longitudinal stretching rolls is preferably 135°C or higher and 155°C or lower. By setting the temperature of the longitudinal stretching rolls to 135° C. or higher, insufficient heat during longitudinal stretching can be prevented, and film breakage in the longitudinal stretching process can be easily reduced. On the other hand, by setting the temperature of the longitudinal stretching rolls to 155° C. or lower, the orientation of the uniaxially oriented film increases, and the withstand voltage of the biaxially oriented polypropylene film obtained after biaxial stretching tends to improve.
縦延伸倍率は4.0倍以上7.0倍以下であることが好ましく、5.0倍以上7.0倍以下であるとさらに好ましい。縦延伸倍率を4.0倍以上とすることで、二軸延伸後に得られる二軸配向ポリプロピレンフィルムの表面形状の長手方向および幅手方向のばらつきを軽減しやすく、また、配向が高まることで二軸配向ポリプロピレンフィルムの耐電圧が向上しやすい。一方、縦延伸倍率を7.0倍以下とすることで、縦延伸工程でのフィルム破断や次の横延伸工程でのフィルム破れを軽減しやすい。 The longitudinal stretching ratio is preferably 4.0 times or more and 7.0 times or less, and more preferably 5.0 times or more and 7.0 times or less. By setting the longitudinal stretching ratio to 4.0 times or more, it is easy to reduce variations in the surface shape of the biaxially oriented polypropylene film obtained after biaxial stretching in the longitudinal direction and the width direction. The withstand voltage of the axially oriented polypropylene film is easily improved. On the other hand, by setting the longitudinal stretching ratio to 7.0 times or less, it is easy to reduce film breakage in the longitudinal stretching process and film tearing in the next transverse stretching process.
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムを得るためには、縦延伸工程直後に一軸配向フィルムを急冷処理することが好ましい。具体的には、縦延伸工程直後の一軸配向フィルムを温度制御したニップロールでニップしながら温度制御した搬送ロールに通して急冷処理を施すことが好ましい。 In order to obtain the biaxially oriented polypropylene film of the present invention, it is preferable to rapidly cool the uniaxially oriented film immediately after the longitudinal stretching step. Specifically, it is preferable that the uniaxially oriented film immediately after the longitudinal stretching step is subjected to a rapid cooling treatment by passing it through a temperature-controlled transport roll while nipping it with temperature-controlled nip rolls.
冷却処理時の搬送ロール温度は5℃以上15℃以下であることが好ましく、5℃以上13℃以下であるとより好ましい。搬送ロール温度を5℃以上とすることにより、一軸配向フィルムの配向が高くなり過ぎるのを防ぎ、横延伸時のフィルム破れを抑制することができるため、量産性を保ちやすい。一方、搬送ロール温度を15℃以下とすることで、フィルムの配向が低くなるのを防ぎ、電圧印加に対して変化が起こりにくい安定した高次構造となりやすく、本発明の二軸配向フィルムの誘電特性(ΔD(174)、ΔD(130))を実現しやすい。 The conveyance roll temperature during the cooling treatment is preferably 5°C or more and 15°C or less, more preferably 5°C or more and 13°C or less. By setting the conveyance roll temperature to 5° C. or higher, it is possible to prevent the orientation of the uniaxially oriented film from becoming too high and to suppress film breakage during horizontal stretching, making it easy to maintain mass productivity. On the other hand, by setting the conveyor roll temperature to 15°C or less, the orientation of the film can be prevented from becoming low, and a stable higher-order structure that does not easily change due to voltage application can be easily formed. The characteristics (ΔD(174), ΔD(130)) are easily realized.
冷却処理時のニップロール温度は5℃以上15℃以下であることが好ましく、7℃以上13℃以下であるとより好ましい。ニップロール温度を5℃以上とすることにより、表裏の温度差により生じるニップロール上でのキャストシートのカールが軽減されるため、延伸工程での破れの軽減や、量産性の確保が容易となる。一方、ニップロール温度を15℃以下とすることにより、フィルムの配向が低くなるのを防ぎ、電圧印加に対して変化が起こりにくい安定した高次構造となりやすく、本発明の二軸配向フィルムの誘電特性(ΔD(174)、ΔD(130))を実現しやすい。 The nip roll temperature during the cooling treatment is preferably 5°C or more and 15°C or less, more preferably 7°C or more and 13°C or less. By setting the nip roll temperature to 5° C. or higher, the curling of the cast sheet on the nip rolls caused by the temperature difference between the front and back sides is reduced, which makes it easier to reduce tearing during the stretching process and ensure mass productivity. On the other hand, by setting the nip roll temperature to 15°C or less, the orientation of the film is prevented from becoming low, and a stable higher-order structure that does not easily change due to voltage application is easily formed, and the dielectric properties of the biaxially oriented film of the present invention are (ΔD(174), ΔD(130)) is easily realized.
冷却処理時のニップロールの圧力は0.30MPa以上0.60MPa以下であることが好ましく、0.35MPa以上0.55MPa以下であるとより好ましい。ニップロール圧力を0.30MPa以上とすることにより、冷却処理時のフィルム収縮によるシワの発生やフィルムの蛇行が抑制されるため、縦延伸工程での破れの軽減や、量産性を確保が容易となる。一方、ニップロール圧力を0.60MPa以下とすることにより、圧力によるフィルムの変形が抑えられるため、延伸工程での破断の軽減や、量産性の確保が容易となる。 The pressure of the nip roll during the cooling treatment is preferably 0.30 MPa or more and 0.60 MPa or less, more preferably 0.35 MPa or more and 0.55 MPa or less. By setting the nip roll pressure to 0.30 MPa or more, wrinkles and meandering of the film due to film shrinkage during cooling treatment are suppressed, which makes it easier to reduce tearing during the longitudinal stretching process and ensure mass production. . On the other hand, by setting the nip roll pressure to 0.60 MPa or less, deformation of the film due to pressure can be suppressed, making it easier to reduce breakage in the stretching process and ensure mass productivity.
冷却処理時間は0.1秒以上1.0秒以下であることが好ましく、0.2秒以上0.9秒以下であるとより好ましく、0.3秒以上0.8秒以下であるとさらに好ましい。冷却処理時間を0.1秒以上とすることで、フィルムの配向が低くなるのを防ぎ、電圧印加に対して変化が起こりにくい安定した高次構造となりやすく、本発明の二軸配向フィルムの誘電特性(ΔD(174)、ΔD(130))を実現しやすい。一方、冷却処理時間を1.0秒以下とすることで、冷却処理時のフィルム収縮によるシワの発生やフィルムの蛇行が抑制されるため、縦延伸工程での破れの軽減や、量産性を確保が容易となる。 The cooling treatment time is preferably 0.1 seconds or more and 1.0 seconds or less, more preferably 0.2 seconds or more and 0.9 seconds or less, and even more preferably 0.3 seconds or more and 0.8 seconds or less. preferable. By setting the cooling treatment time to 0.1 seconds or more, the orientation of the film is prevented from becoming low, and a stable higher-order structure that does not easily change due to voltage application is easily formed, which improves the dielectric properties of the biaxially oriented film of the present invention. The characteristics (ΔD(174), ΔD(130)) are easily realized. On the other hand, by setting the cooling treatment time to 1.0 seconds or less, wrinkles and meandering of the film due to film shrinkage during the cooling treatment are suppressed, reducing tearing during the longitudinal stretching process and ensuring mass productivity. becomes easier.
次に、一軸配向フィルムの幅方向両端部をクリップで把持し、温度155℃以上165℃以下に制御したテンター式延伸機にて延伸倍率8.0倍以上15倍以下で幅方向に延伸(横延伸)し、その後、温度150℃以上170℃以下、かつ、弛緩率5%以上15%以下で熱固定することで、二軸配向ポリプロピレンフィルムを得る。 Next, both ends of the uniaxially oriented film in the width direction are held with clips, and stretched in the width direction at a stretching ratio of 8.0 times to 15 times (lateral Stretching) and then heat setting at a temperature of 150° C. or higher and 170° C. or lower and a relaxation rate of 5% or higher and 15% or lower to obtain a biaxially oriented polypropylene film.
次に、二軸配向ポリプロピレンフィルムに空気中、窒素中、炭酸ガス中、あるいはこれらの混合気体中でコロナ放電処理を行い、その後、クリップで把持した幅方向両端部をカットして除去した後、巻取機で中間製品として巻取る。最後に、スリッターにて、中間製品から巻き出した二軸配向ポリプロピレンフィルムを特定の幅でスリットし、フィルムロールとしてコアに巻回し、本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムのロールを得る。 Next, the biaxially oriented polypropylene film was subjected to corona discharge treatment in air, nitrogen, carbon dioxide, or a mixture thereof, and then both widthwise ends held with clips were cut and removed. It is wound up as an intermediate product using a winding machine. Finally, the biaxially oriented polypropylene film unwound from the intermediate product is slit to a specific width using a slitter, and wound around a core as a film roll to obtain a roll of the biaxially oriented polypropylene film of the present invention.
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、コンデンサ用誘電体として好ましく用いられるが、コンデンサのタイプに限定されるものではない。具体的には、電極構成の観点では箔巻コンデンサ、金属蒸着膜コンデンサのいずれであってもよいし、絶縁油を含有させた油浸タイプのコンデンサや絶縁油を全く使用しない乾式コンデンサにも好ましく用いられる。また、形状の観点では、巻回式であっても積層式であっても構わない。本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性から特に金属蒸着膜コンデンサとして好ましく用いられる。 The biaxially oriented polypropylene film of the present invention is preferably used as a dielectric for capacitors, but is not limited to the type of capacitor. Specifically, from the viewpoint of electrode configuration, either a foil-wound capacitor or a metal vapor-deposited film capacitor may be used, and it is also preferable to use an oil-immersed type capacitor containing insulating oil or a dry type capacitor that does not use any insulating oil. used. Moreover, from the viewpoint of shape, it does not matter if it is a winding type or a laminated type. Due to the characteristics of the biaxially oriented polypropylene film of the present invention, it is particularly preferably used as a metal vapor deposited film capacitor.
次に、本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムを用いた金属膜積層フィルムについて説明する。金属膜を形成する方法として、二軸配向ポリプロピレンフィルムの少なくとも片面にアルミニウム等の金属を蒸着して、フィルムコンデンサの内部電極となる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、および亜鉛などの他の金属成分を蒸着することもできる。また、金属膜上にオイルなどで保護層を設けることもできる。金属膜の厚さは、コンデンサの電気特性と保安性の観点から20nm以上100nm以下であることが好ましい。また、同様の理由により、金属膜の表面抵抗値が1Ω/sq以上20Ω/sq以下であることが好ましい。表面抵抗値は、使用する金属種と膜厚で制御可能である。 Next, a metal film laminate film using the biaxially oriented polypropylene film of the present invention will be explained. As a method for forming the metal film, a method is preferably used in which a metal such as aluminum is vapor-deposited on at least one side of a biaxially oriented polypropylene film to provide a metal film that will serve as an internal electrode of the film capacitor. At this time, other metal components such as nickel, copper, gold, silver, chromium, and zinc can also be deposited simultaneously or sequentially with the aluminum. Further, a protective layer may be provided on the metal film using oil or the like. The thickness of the metal film is preferably 20 nm or more and 100 nm or less from the viewpoint of the electrical characteristics and safety of the capacitor. Further, for the same reason, it is preferable that the surface resistance value of the metal film is 1 Ω/sq or more and 20 Ω/sq or less. The surface resistance value can be controlled by the metal type and film thickness used.
次に、本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムを用いたフィルムコンデンサについて説明する。フィルムコンデンサは、金属膜積層フィルムを積層させた構成、もしくは、巻回した構成を有する。以下、巻回型フィルムコンデンサの製造方法の一例を説明する。まず、二軸配向ポリプロピレンフィルムの片面にアルミニウムを真空蒸着する。その際、フィルムの長手方向に走るマージン部を有するストライプ状にアルミニウムを蒸着する。次に、表面の各蒸着部の中央と各マージン部の中央に刃を入れてスリットし、表面が一方にマージンを有したテープ状の巻取リールを作製する。左もしくは右にマージンを有するテープ状の巻取リールを左マージン、および右マージンのもの各1本ずつを、幅方向に蒸着部分がマージン部よりはみ出すように2枚重ね合わせて巻回し巻回体を得る。巻回体を熱処理後、幅方向の両端面にメタリコンを溶射して外部電極とし、メタリコンにリード線を溶接して巻回型フィルムコンデンサを得ることができる。フィルムコンデンサの用途は、車輌、家電(テレビや冷蔵庫など)、一般雑防、自動車(ハイブリッドカー、パワーウインドウ、ワイパーなど)、および電源など多岐に亘っており、本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムを用いたフィルムコンデンサもこれら用途に好適に用いることができる。 Next, a film capacitor using the biaxially oriented polypropylene film of the present invention will be explained. A film capacitor has a structure in which metal film laminated films are laminated or wound. An example of a method for manufacturing a wound film capacitor will be described below. First, aluminum is vacuum deposited on one side of a biaxially oriented polypropylene film. At this time, aluminum is vapor-deposited in the form of stripes with margins running in the longitudinal direction of the film. Next, a blade is inserted into the center of each vapor-deposited part and the center of each margin part on the surface to make a slit, thereby producing a tape-shaped take-up reel whose surface has a margin on one side. Two tape-shaped take-up reels with margins on the left or right are wound, one on the left margin and one on the right margin, overlapping each other so that the vapor-deposited part protrudes from the margin in the width direction to create a wound body. get. After the wound body is heat-treated, metallicon is thermally sprayed on both end faces in the width direction to form external electrodes, and lead wires are welded to the metallicon to obtain a wound film capacitor. Film capacitors are used in a wide variety of applications, including vehicles, home appliances (TVs, refrigerators, etc.), general miscellaneous protection, automobiles (hybrid cars, power windows, wipers, etc.), and power supplies. The film capacitor used can also be suitably used for these purposes.
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。なお、特性は以下の方法により測定、評価を行った。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to Examples. In addition, the characteristics were measured and evaluated by the following method.
〔各特性の評価方法〕
(1)メソペンタッド分率(mmmm)
ポリプロピレン樹脂試料を溶媒に溶解し、13C-NMRを用いて、以下の条件にてメソペンタッド分率(mmmm)を求めた(参考文献:新版 高分子分析ハンドブック 社団法人日本分析化学会・高分子分析研究懇談会 編 1995年 P609~611)。
A.測定条件
装置:Bruker社製 DRX-500
測定核:13C核(共鳴周波数:125.8MHz)
測定濃度:10wt%
溶媒:ベンゼン/重オルトジクロロベンゼン=質量比1:3混合溶液
測定温度:130℃
スピン回転数:12Hz
NMR試料管:5mm管
パルス幅:45°(4.5μs)
パルス繰り返し時間:10秒
データポイント:64K
換算回数:10,000回
測定モード:complete decoupling
B.解析条件
LB(ラインブロードニングファクター)を1.0としてフーリエ変換を行い、mmmmピークを21.86ppmとした。WINFITソフト(Bruker社製)を用いて、ピーク分割を行う。その際に、高磁場側のピークから以下のようにピーク分割を行い、さらに付属ソフトの自動フィッティングを行った。ピーク分割の最適化を行った上で、mmmmのピーク分率の合計を求めた。なお、上記測定を5回行い、その平均値を本試料のメソペンタッド分率(mmmm)とした。
ピーク
(a)mrrm
(b)(c)rrrm(2つのピークとして分割)
(d)rrrr
(e)mrmr
(f)mrmm+rmrr
(g)mmrr
(h)rmmr
(i)mmmr
(j)mmmm。
[Evaluation method of each characteristic]
(1) Mesopentad fraction (mmmm)
A polypropylene resin sample was dissolved in a solvent, and the mesopentad fraction (mmmm) was determined using 13 C-NMR under the following conditions (Reference: New Edition Polymer Analysis Handbook, Japan Society for Analytical Chemistry, Polymer Analysis Edited by Research Council, 1995, pp. 609-611).
A. Measurement conditions device: Bruker DRX-500
Measurement nucleus: 13C nucleus (resonance frequency: 125.8MHz)
Measured concentration: 10wt%
Solvent: benzene/heavy orthodichlorobenzene = mass ratio 1:3 mixed solution Measurement temperature: 130°C
Spin speed: 12Hz
NMR sample tube: 5mm tube Pulse width: 45° (4.5μs)
Pulse repetition time: 10 seconds Data points: 64K
Number of conversions: 10,000 times Measurement mode: complete decoupling
B. Analysis Conditions Fourier transform was performed with LB (line broadening factor) set to 1.0, and the mmmm peak was set at 21.86 ppm. Peak division is performed using WINFIT software (manufactured by Bruker). At that time, we performed peak division as shown below starting from the peak on the high magnetic field side, and then performed automatic fitting using the attached software. After optimizing the peak division, the sum of mmmm peak fractions was determined. The above measurement was performed five times, and the average value was taken as the mesopentad fraction (mmmm) of this sample.
Peak (a) mrrm
(b) (c) rrrm (split as two peaks)
(d)rrrr
(e) mrmr
(f) mrmm+rmrr
(g)mmrr
(h)rmmr
(i)mmmr
(j)mmmm.
(2)溶融流動指数(MFR)(単位:g/10min)
JIS K 7210-1(2014)に準拠して温度230℃、荷重2.16kgの条件で測定した。
(2) Melt flow index (MFR) (unit: g/10min)
It was measured in accordance with JIS K 7210-1 (2014) at a temperature of 230°C and a load of 2.16 kg.
(3)溶融張力(MS)(単位:g)
株式会社東洋精機製作所製キャピログラフ1B(キャピラリー直径2.0mm、キャピラリー長さ40mm、シリンダー径9.55mm)を用いて、ポリプロピレン樹脂を230℃に加熱し、溶融ポリプロピレンを押出速度20mm/分で吐出ストランドとした後、このストランドを4.0m/分の速度で引き取る際の張力を測定した。
(3) Melt tension (MS) (unit: g)
Using Capillograph 1B manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd. (capillary diameter 2.0 mm, capillary length 40 mm, cylinder diameter 9.55 mm), polypropylene resin was heated to 230°C, and molten polypropylene was extruded into a strand at an extrusion speed of 20 mm/min. After that, the tension was measured when the strand was pulled at a speed of 4.0 m/min.
(4)電圧印加試験前後の誘電正接変化率(ΔD)
マスターロールの幅方向の中心位置に相当するフィルムロールにおいて、フィルムロールの中心位置から長手方向に無作為に採取した10箇所について後述するA~Fの測定を順に実施した。測定位置1箇所毎にΔDを算出し、10箇所の平均値をそのサンプルのΔDとした。
(4) Rate of change in dielectric loss tangent (ΔD) before and after voltage application test
On the film roll corresponding to the center position in the width direction of the master roll, measurements A to F, which will be described later, were carried out in order at 10 points randomly sampled in the longitudinal direction from the center position of the film roll. ΔD was calculated for each measurement position, and the average value of the 10 locations was taken as the ΔD of that sample.
A.電圧印加試験前の誘電正接(tanδ(0))の測定
フィルムロールから採取したサンプルにおいて、アジレントテクノロジー株式会社製プレジションLCRメーターE4980Aを用いて、温度25℃にて下記条件で誘電緩和測定を行い、得られた複素インピーダンスの実数部(抵抗)ε’、虚数部(リアクタンス)ε”から、2000Hzにおける誘電正接(tanδ=虚数部ε”/実数部ε’)を算出して電圧印加試験前の誘電正接(tanδ(0))とした。
印加電圧:2V
周波数:20Hz~2MHz
測定モード:Cp-D
時間:Long
平均化:16。
A. Measurement of dielectric loss tangent (tan δ (0)) before voltage application test Dielectric relaxation measurements were performed on the sample taken from the film roll using a Precision LCR meter E4980A manufactured by Agilent Technologies Co., Ltd. at a temperature of 25 ° C. under the following conditions. From the real part (resistance) ε' and imaginary part (reactance) ε' of the obtained complex impedance, the dielectric loss tangent (tan δ = imaginary part ε"/real part ε') at 2000 Hz is calculated and the dielectric value before the voltage application test is calculated. It was defined as tangent (tan δ(0)).
Applied voltage: 2V
Frequency: 20Hz ~ 2MHz
Measurement mode: Cp-D
Time: Long
Average: 16.
B.電圧130V/μmの電圧印加試験
電圧印加試験前の誘電正接(tanδ(0))を測定したサンプルにおいて、エレメント有限会社製直流高圧電源ELS19-10K05B1を接続したHIOKI社製平板試料用電極SEM-8310にセットし、温度25℃、直流電圧130V/μmにて1時間電圧を印加した。なお、測定するサンプルの厚みが2.3μmのとき、電源電圧を300Vに設定した。
B. Voltage application test with a voltage of 130 V/μm In the sample whose dielectric loss tangent (tan δ (0)) was measured before the voltage application test, a flat sample electrode SEM-8310 manufactured by HIOKI Co., Ltd. connected to a DC high voltage power supply ELS19-10K05B1 manufactured by Element Co., Ltd. A voltage was applied for 1 hour at a temperature of 25° C. and a DC voltage of 130 V/μm. Note that when the thickness of the sample to be measured was 2.3 μm, the power supply voltage was set to 300V.
C.電圧130V/μmの電圧印加試験後の誘電正接(tanδ(130))の測定
電圧130V/μmの電圧印加試験後のサンプルにおいて、アジレントテクノロジー株式会社製プレジションLCRメーターE4980Aを用いて、温度25℃にて上述の条件で誘電緩和測定行い、得られた複素インピーダンスの実数部(抵抗)ε’、虚数部(リアクタンス)ε”から、2000Hzにおける誘電正接(tanδ=虚数部ε”/実数部ε’)を算出して電圧130V/μmの電圧印加試験後の誘電正接(tanδ(130))とした。
C. Measurement of dielectric loss tangent (tan δ (130)) after a voltage application test at a voltage of 130 V/μm The sample after a voltage application test at a voltage of 130 V/μm was heated to a temperature of 25°C using a Precision LCR meter E4980A manufactured by Agilent Technologies. Dielectric relaxation measurements were performed under the above conditions, and from the real part (resistance) ε' and imaginary part (reactance) ε' of the complex impedance obtained, the dielectric loss tangent at 2000 Hz (tan δ = imaginary part ε"/real part ε') was calculated and set as the dielectric loss tangent (tan δ(130)) after the voltage application test at a voltage of 130 V/μm.
D.電圧174V/μmの電圧印加試験
電圧174V/μmの電圧印加試験後の誘電正接(tanδ(174))を測定したサンプルにおいて、エレメント有限会社製直流高圧電源ELS19-10K05B1を接続したHIOKI社製平板試料用電極SEM-8310にセットし、温度25℃、直流電圧174V/μmにて1時間電圧を印加した。なお、測定するサンプルの厚みが2.3μmのとき、電源電圧を400Vに設定した。
D. Voltage application test with a voltage of 174 V/μm In the sample in which the dielectric loss tangent (tan δ (174)) was measured after the voltage application test with a voltage of 174 V/μm, a flat plate sample manufactured by HIOKI was connected to a DC high voltage power supply ELS19-10K05B1 manufactured by Element Co., Ltd. A voltage was applied for 1 hour at a temperature of 25° C. and a DC voltage of 174 V/μm. Note that when the thickness of the sample to be measured was 2.3 μm, the power supply voltage was set to 400V.
E.電圧174V/μmの電圧印加試験後の誘電正接(tanδ(174))の測定
電圧174V/μmの電圧印加試験後のサンプルにおいて、アジレントテクノロジー株式会社製プレジションLCRメーターE4980Aを用いて、温度25℃にて上述の条件で誘電緩和測定行い、得られた複素インピーダンスの実数部(抵抗)ε’、虚数部(リアクタンス)ε”から、2000Hzにおける誘電正接(tanδ=虚数部ε”/実数部ε’)を算出して電圧174V/μmの電圧印加試験後の誘電正接(tanδ(174))とした。
E. Measurement of dielectric loss tangent (tan δ (174)) after a voltage application test with a voltage of 174 V/μm The sample after the voltage application test with a voltage of 174 V/μm was heated to 25°C using a Precision LCR meter E4980A manufactured by Agilent Technologies. Dielectric relaxation measurements were performed under the above conditions, and from the real part (resistance) ε' and imaginary part (reactance) ε' of the complex impedance obtained, the dielectric loss tangent at 2000 Hz (tan δ = imaginary part ε"/real part ε') was calculated and set as the dielectric loss tangent (tan δ(174)) after the voltage application test at a voltage of 174 V/μm.
F.電圧印加試験前後の誘電正接変化率(ΔD)の算出
上述のA、C、Eで得られたtanδ(0)、tanδ(130)、tanδ(174)を用いて下記式(1)および(2)によりΔDを算出した。
ΔD(174)=tanδ(174)/tanδ(0) ・・・(1)
ΔD(130)=tanδ(130)/tanδ(0) ・・・(2)。
F. Calculation of dielectric loss tangent change rate (ΔD) before and after voltage application test Using tan δ (0), tan δ (130), and tan δ (174) obtained in A, C, and E above, the following formulas (1) and (2) are used. ) was used to calculate ΔD.
ΔD (174) = tan δ (174)/tan δ (0) ... (1)
ΔD(130)=tanδ(130)/tanδ(0) (2).
(5)厚み(t)(単位:μm)
JIS C 2330(2014)に準じ、マイクロメーター法により厚みを測定した。
(5) Thickness (t) (unit: μm)
The thickness was measured by a micrometer method according to JIS C 2330 (2014).
(6)ぬれ張力(単位:mN/m)
JIS K 6768(1999)に準じ、エチレングリコールモノエチルエーテルとホルムアミドおよびメタノール試験用混合液を用い、二軸配向ポリプロピレンフィルムのコロナ処理面のぬれ張力を測定した。
(6) Wetting tension (unit: mN/m)
According to JIS K 6768 (1999), the wetting tension of the corona-treated surface of a biaxially oriented polypropylene film was measured using a mixed solution for ethylene glycol monoethyl ether, formamide, and methanol test.
(7)コンデンサ製造における素子加工性
二軸配向ポリプロピレンフィルムのコロナ処理を施した側の面に株式会社ULVAC社製真空蒸着機でアルミニウムを15Ω/sqとなるように真空蒸着した。その際、長手方向に走るマージン部を有するストライプ状にアルミニウムを蒸着した(蒸着部の幅79.0mm、マージン部の幅1.0mmの繰り返し)。次いで、各蒸着部の中央と各マージン部の中央に刃を入れてスリットし、左右いずれかの端部に0.5mmのマージン部を有する全幅40mmのテープ状巻取リールを作製した。得られたリールの左マージン、および右マージンのもの各1本ずつを幅方向に蒸着部分がマージン部より0.5mmはみ出すように2枚を重ね合わせて巻回し、静電容量120μFの巻回体を得た。なお、素子巻回には株式会社皆藤製作所社製KAW-4NHBを使用した。最後に130℃の減圧雰囲気中で10時間熱処理し、コンデンサ素子を得た。
(7) Element processability in capacitor manufacturing Aluminum was vacuum deposited on the corona-treated side of the biaxially oriented polypropylene film using a vacuum deposition machine manufactured by ULVAC Co., Ltd. to a thickness of 15 Ω/sq. At that time, aluminum was vapor-deposited in a stripe shape having a margin part running in the longitudinal direction (width of the vapor-deposited part was 79.0 mm, and width of the margin part was 1.0 mm repeatedly). Next, a blade was inserted into the center of each vapor deposition part and the center of each margin part to make a slit, thereby producing a tape-shaped take-up reel having a total width of 40 mm and having a margin part of 0.5 mm at either the left or right end. One reel from the left margin and one from the right margin of the obtained reel were wound by overlapping each other so that the vapor-deposited part protruded 0.5 mm from the margin part in the width direction to form a wound body with a capacitance of 120 μF. I got it. Note that KAW-4NHB manufactured by Kaito Seisakusho Co., Ltd. was used for winding the element. Finally, heat treatment was performed in a reduced pressure atmosphere at 130° C. for 10 hours to obtain a capacitor element.
(8)コンデンサの寿命試験
二軸配向ポリプロピレンフィルムのコロナ処理を施した側の面に、株式会社ULVAC社製真空蒸着機でアルミニウムを15Ω/sqとなるように真空蒸着した。その際、長手方向に走るマージン部を有するストライプ状にアルミニウムを蒸着した(蒸着部の幅79.0mm、マージン部の幅1.0mmの繰り返し)。次いで、各蒸着部の中央と各マージン部の中央に刃を入れてスリットし、左右いずれかの端部に0.5mmのマージン部を有する全幅40mmのテープ状巻取リールを作製した。得られたリールの左マージン、および右マージンのもの各1本ずつを幅方向に蒸着部分がマージン部より0.5mmはみ出すように2枚を重ね合わせて巻回し、静電容量120μFの巻回体を得た。なお、素子巻回には株式会社皆藤製作所社製KAW-4NHBを使用した。最後に130℃の減圧雰囲気中で10時間熱処理し、幅方向の両端面にメタリコンを溶射して外部電極とし、メタリコンにリード線を溶接してコンデンサ素子を得た。次にコンデンサ素子10個においてコンデンサ特性を評価した。まず、室温にて静電容量(C0)を測定した。次いで、125℃の高温下でコンデンサ素子に200VDC/μm(厚み(t)が2.3μmのとき、印加電圧は460V)の電圧を800時間印加した。その後、室温にて静電容量(C)を測定し、電圧印加前後の静電容量の変化率(ΔC)を下記式から算出した。
ΔC=((C0-C)/C0)×100
コンデンサ素子10個の電圧印加前後の静電容量の変化率(ΔC)の平均値をそのサンプルの変化率とし、下記判断基準により評価した。なお、評価は◎○△×の順に優れている。
◎:ΔCが2%未満
〇:ΔCが2%以上3%未満
△:ΔCが3%以上5%未満
×:ΔCが5%以上。
(8) Capacitor Life Test Aluminum was vacuum deposited on the corona-treated side of the biaxially oriented polypropylene film using a vacuum deposition machine manufactured by ULVAC Co., Ltd. to a thickness of 15 Ω/sq. At that time, aluminum was vapor-deposited in a stripe shape having a margin part running in the longitudinal direction (width of the vapor-deposited part was 79.0 mm, and width of the margin part was 1.0 mm repeatedly). Next, a blade was inserted into the center of each vapor deposition part and the center of each margin part to make a slit, thereby producing a tape-shaped take-up reel having a total width of 40 mm and having a margin part of 0.5 mm at either the left or right end. One reel from the left margin and one from the right margin of the obtained reel were wound by overlapping each other so that the vapor-deposited part protruded 0.5 mm from the margin part in the width direction to form a wound body with a capacitance of 120 μF. I got it. Note that KAW-4NHB manufactured by Kaito Seisakusho Co., Ltd. was used for winding the element. Finally, it was heat treated in a reduced pressure atmosphere at 130° C. for 10 hours, metallicon was thermally sprayed on both end faces in the width direction to form external electrodes, and lead wires were welded to the metallicon to obtain a capacitor element. Next, the capacitor characteristics of 10 capacitor elements were evaluated. First, capacitance (C0) was measured at room temperature. Next, a voltage of 200 VDC/μm (when the thickness (t) was 2.3 μm, the applied voltage was 460 V) was applied to the capacitor element for 800 hours at a high temperature of 125°C. Thereafter, the capacitance (C) was measured at room temperature, and the rate of change in capacitance (ΔC) before and after voltage application was calculated from the following formula.
ΔC=((C0-C)/C0)×100
The average value of the capacitance change rate (ΔC) before and after voltage application of 10 capacitor elements was taken as the change rate of the sample, and evaluated according to the following criteria. In addition, the evaluation is excellent in the order of ◎○△×.
◎: ΔC is less than 2% ○: ΔC is 2% or more and less than 3% △: ΔC is 3% or more and less than 5% ×: ΔC is 5% or more.
〔二軸配向ポリプロピレンフィルムの製造に使用した樹脂等〕
各実施例、各比較例の二軸配向ポリプロピレンフィルムの製造に使用した樹脂等は以下の通りである。
直鎖状ポリプロピレン樹脂A1:
mmmmが98%で、MFRが2.5g/10分、MSが1.0gであるポリプロピレン樹脂(ボレアリス社製“Borclean”(商標)HB300BF)
分岐鎖状ポリプロピレン樹脂H1:
MFRが9.0g/10分、MSが5.0gであるポリプロピレン樹脂(日本ポリプロ社製“WAYMAX”(登録商標)MFX3)
分岐鎖状ポリプロピレン樹脂H2:
MFRが6.2g/10分、溶融張力MSが4.0gであるポリプロピレン樹脂(日本ポリプロ社製“WAYMAX”(登録商標)EX4000)
分岐鎖状ポリプロピレン樹脂H3:
MFRが2.5g/10分、溶融張力MSが32gであるポリプロピレン樹脂(ボレアリス社製“Daploy”(商標)WB135HMS)。
[Resin, etc. used for manufacturing biaxially oriented polypropylene film]
The resins used for producing the biaxially oriented polypropylene films of each Example and each Comparative Example are as follows.
Linear polypropylene resin A1:
Polypropylene resin with mmmm of 98%, MFR of 2.5 g/10 min, and MS of 1.0 g (“Borclean” (trademark) HB300BF manufactured by Borealis)
Branched polypropylene resin H1:
Polypropylene resin with MFR of 9.0 g/10 min and MS of 5.0 g (“WAYMAX” (registered trademark) MFX3 manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd.)
Branched polypropylene resin H2:
Polypropylene resin with MFR of 6.2 g/10 min and melt tension MS of 4.0 g (“WAYMAX” (registered trademark) EX4000 manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd.)
Branched polypropylene resin H3:
A polypropylene resin (“Daploy” (trademark) WB135HMS manufactured by Borealis) having an MFR of 2.5 g/10 min and a melt tension MS of 32 g.
(実施例1)
直鎖状ポリプロピレン樹脂A1および分岐鎖状ポリプロピレン樹脂H1を95:5(質量比)でドライブレンドし、単軸の溶融押出機に供給した。また、このとき酸化防止剤として、BASFジャパン社製“Irganox”(登録商標)1010を、ポリプロピレン樹脂全体を100質量部として0.4質量部、2,6-ジ-t-ブチル-p-クレゾール(BHT)を0.1質量部含有させた。単軸の溶融押出機において、温度250℃でポリプロピレン樹脂混合物を溶融し、25μmカットの焼結フィルターで異物を除去した。次いで、溶融ポリプロピレン樹脂混合物を、T型スリットダイよりシート状に成形して押し出し、エアーナイフにより温度90℃に保持されたキャストドラム上に密着させて固化した。なお、キャストドラムと溶融シートが密着していた時間はそれぞれ1.5秒であった。ここで、キャストドラムに接地する側の面をドラム面(D面)、接地しない側の面を非ドラム面(非D面)とした。次いで、キャストシートを温度145℃の縦延伸ロールにより、長手方向に延伸倍率6.0倍で延伸した。こうして得られた一軸配向フィルムを温度10℃の搬送ロール上において、温度10℃のニップロールで圧力0.45MPaでニップしながら0.5秒間急冷処理した。その後、得られた縦延伸シートの幅方向両端部をクリップで把持してテンターに導き、160℃で幅方向に延伸倍率11倍で延伸し、さらに温度158℃で幅方向に12%の弛緩を行った。その後、室温まで除冷し、フィルムのドラム面(D面)側に25W・min/m2の処理強度でコロナ放電処理を施し、クリップで把持したフィルムの耳部をカットして除去し、端部を除去したフィルムを巻取機で巻取った。次いで、スリッターにてフィルム幅0.82mとなるようにスリットし、長手方向に30,000mをフィルムロールとしてコアに巻回し、厚み2.3μmの二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。評価結果を表1に示す。
(Example 1)
Linear polypropylene resin A1 and branched polypropylene resin H1 were dry blended at a ratio of 95:5 (mass ratio) and supplied to a single-screw melt extruder. In addition, as an antioxidant at this time, "Irganox" (registered trademark) 1010 manufactured by BASF Japan, 0.4 parts by mass, 2,6-di-t-butyl-p-cresol, based on 100 parts by mass of the entire polypropylene resin. (BHT) was contained in an amount of 0.1 part by mass. The polypropylene resin mixture was melted at a temperature of 250° C. in a single-screw melt extruder, and foreign matter was removed using a sintered filter with a cut of 25 μm. Next, the molten polypropylene resin mixture was extruded into a sheet using a T-shaped slit die, and was solidified by being brought into close contact with a cast drum kept at a temperature of 90° C. using an air knife. The time period during which the cast drum and the molten sheet were in close contact with each other was 1.5 seconds. Here, the surface on the side that touches the cast drum was defined as the drum surface (D surface), and the surface on the side that does not touch the ground is defined as the non-drum surface (non-D surface). Next, the cast sheet was stretched in the longitudinal direction at a stretching ratio of 6.0 times using longitudinal stretching rolls at a temperature of 145°C. The uniaxially oriented film thus obtained was placed on a conveyor roll at a temperature of 10°C and rapidly cooled for 0.5 seconds while being nipped at a pressure of 0.45 MPa with nip rolls at a temperature of 10°C. Thereafter, both ends of the longitudinally stretched sheet obtained in the width direction are held with clips and introduced into a tenter, and stretched at a stretching ratio of 11 times in the width direction at 160°C, and further relaxed by 12% in the width direction at a temperature of 158°C. went. Thereafter, the drum surface (D surface) side of the film was slowly cooled to room temperature, and corona discharge treatment was applied to the drum surface (D surface) side at a treatment intensity of 25 W min/ m2 , and the edges of the film held with clips were cut and removed. The film from which the portion was removed was wound up using a winding machine. Next, the film was slit to have a film width of 0.82 m using a slitter, and wound around a core by 30,000 m in the longitudinal direction as a film roll to obtain a biaxially oriented polypropylene film with a thickness of 2.3 μm. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例2~4、比較例1~4)
ポリプロピレン樹脂組成、一軸配向フィルムの冷却温度を表1の通りとした以外は実施例1と同様に製造し、厚み2.3μmの二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。評価結果を表1に示す。
(Examples 2-4, Comparative Examples 1-4)
A biaxially oriented polypropylene film having a thickness of 2.3 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polypropylene resin composition and the cooling temperature of the uniaxially oriented film were as shown in Table 1. The evaluation results are shown in Table 1.
ポリプロピレン樹脂組成については、ポリプロピレン樹脂全体を100質量%とした値を記載した。 Regarding the polypropylene resin composition, the values are shown with the entire polypropylene resin being 100% by mass.
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは高い耐電圧性を有するため、フィルムコンデンサの誘電体として好適に用いることができる。
Since the biaxially oriented polypropylene film of the present invention has high voltage resistance, it can be suitably used as a dielectric material of a film capacitor.
Claims (3)
ΔD(174)=tanδ(174)/tanδ(0) ・・・(1) When the dielectric loss tangent before the voltage application test is tan δ (0) and the dielectric loss tangent after the voltage application test applying a voltage of 174 V/μm is tan δ (174), before and after the voltage application test shown by the following formula (1) A biaxially oriented polypropylene film, characterized in that the rate of change in dielectric loss tangent ΔD (174) is 1.0 or more and 3.0 or less.
ΔD (174) = tan δ (174)/tan δ (0) ... (1)
ΔD(130)=tanδ(130)/tanδ(0) ・・・(2) When the dielectric loss tangent after a voltage application test in which a voltage of 130 V/μm is applied is tan δ (130), the rate of change in the dielectric loss tangent before and after the voltage application test ΔD (130) shown by the following formula (2) is 1. The biaxially oriented polypropylene film according to claim 1, wherein the biaxially oriented polypropylene film has a molecular weight of 0 or more and 2.7 or less.
ΔD (130) = tan δ (130)/tan δ (0) ... (2)
3. The second method according to claim 1 or 2, wherein the ratio of the ΔD(174) to the ΔD(130) (ΔD(174)/ΔD(130)) is 1.00 or more and 1.20 or less. Axially oriented polypropylene film.
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