JP2697114B2 - コンデンサ用積層ポリエステルフィルム - Google Patents

コンデンサ用積層ポリエステルフィルム

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JP2697114B2 JP1094374A JP9437489A JP2697114B2 JP 2697114 B2 JP2697114 B2 JP 2697114B2 JP 1094374 A JP1094374 A JP 1094374A JP 9437489 A JP9437489 A JP 9437489A JP 2697114 B2 JP2697114 B2 JP 2697114B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はコンデンサ用二軸延伸ポリエステルフィルム
に関する。更に詳しくは、本発明は作業性及び電気特性
に優れ、特に薄膜の誘電体として滴したポリエステルフ
ィルムに関する。
[従来の技術および発明が解決しようとする課題] コンデンサの小型化、静電容量の増大の観点から、現
在、誘電体の薄膜化が強く求められている。二軸配向ポ
リエチレンテレフタレートフィルムは熱的特性、機械的
特性および電気的特性に優れ、しかも薄膜化、均質化で
きるため誘電体として特に賞用されている。最近では製
膜法の進歩により厚さ1μm以下、例えば0.5μmの超
薄膜化フィルムも得られるようになった。
しかしながらフィルムが薄くなればなるほどフィルム
取扱い時の作業性及び電気特性に関し、種々の問題が生
じてくる。
例えばフィルム製造工程においてフィルムをロール状
に巻き取る場合の巻き作業性やアルミニウムや亜鉛等の
金属を蒸着するときの蒸着適性及びコンデンサ素子を偏
平化するときの作業性等がしばしば問題となってくる。
薄膜化フィルムの作業性を改良するためにフィルムに
微細な粒子を含有させ、その表面を適度に粗面化させる
方法が一般に採用されているが、かかる方法にはいくつ
かの問題点がある。
例えばフィルム中の粒子あるいはその周辺に発生した
空隙のために薄膜化フィルムにおいては特に電位の偏り
が生じ易く、しばしば絶縁破壊電圧が低下し、耐電圧特
性が悪化するようになる。
また、本発明者らの知るところによれば、フィルム厚
みが薄くなればなるほど耐電圧欠陥数が増大しがちであ
る。この耐電圧欠陥とは比較的低い印加電圧においても
容易に絶縁破壊を生じる異常部分を指し、上記耐電圧特
性とは異なる特性であるが、これは主としてフィルムに
存在するポリエステルオリゴマーに熱が加わることによ
り誘起されることが多い。従ってコンデンサの誘電体と
してはできる限りその値を低く保つ必要がある。
[課題を解決するための手段] 本発明者らは薄膜化フィルムにおいて特に問題となる
これらの課題に鑑み、鋭意検討した結果、これらのポリ
エステルフィルムの少くとも片面にある特定範囲の表面
粗さを有する被膜層を設け表面のオリゴマー量を低減さ
せた積層ポリエステルフィルムが優れた電気的特性およ
び作業性を有することを見出し、本発明を完成するに至
った。
すなわち本発明の要旨は、少なくとも片面に無機又は
有機の粒子を含有する0.01〜2μm厚の被膜を設けてな
る積層ポリエステルフィルムであって、該被膜表面の中
心線平均粗度(Ra)が0.01〜0.4μmであり、且つ170℃
で30分間処理後の被膜表面のポリエステルオリゴマー量
が5mg/m2以下であることを特徴とするコンデンサ用積層
ポリエステルフィルムに存する。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明におけるポリエステルとは、テレフタル酸、2,
6−ナフタレンジカルボン酸またはそのアルキルエステ
ルを主たる酸成分とし、エチレングリコールを主たるグ
リコール成分としてエステル化あるいはエステル交換を
行なった後、重縮合反応を行なうことにより得られるポ
リエステルを指すが、その一部を他の成分で置き換えて
もよい。例えば、酸成分の一部をイソフタル酸、フタル
酸、アジピン酸、セバシン酸、p−ヒドロキシ安息香
酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸もしくはそれらの低
級アルキルエステルで置き換えてもよいし、また、グリ
コール成分の一部をトリメチレングリコール、テトラメ
チレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペ
ンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール
等で置き換えてもよい。いずれにしても本発明でいうポ
リエステルとは、通常80モル%以上、好ましくは90モル
%以上がエチレンテレフタレート単位またはエチレン−
2,6−ナフタレート単位であるポリエステルを指す。
本発明におけるポリエステルフィルムとは、かかるポ
リエステルを用いて公知の製膜方法により得ることがで
きる。例えば通常、270〜320℃でフィルム状の溶融押出
した後、40〜70℃で冷却固化し、無定型シートとし、次
いで縦横に逐次二軸延伸あるいは同時に延伸し、160〜2
40℃で熱処理する等の方法(例えば特公昭30−5639号公
報記載の方法)を利用することができる。
本発明における最大の特徴は、かかるポリエステルフ
ィルムの少くとも片面にある特定の要件を満足するよう
に被膜を施すことにある。
かかる被膜はポリエステルフィルムに塗布操作を施す
ことによって形成されるが、この操作は製造工程内で行
なってもよいし、また製膜工程外で行なってもよい。し
かしながら前者の方法、いわゆる塗布延伸法が簡便であ
り、好ましく採用される。
いずれにしても本発明においては、まず被膜表面の中
心線平均粗さ(Ra)が0.01〜0.4μmの範囲でなければ
ならない。この事は、塗膜を構成する有機化合物中に無
機又は有機の微粒子を配合しておくことによって達成さ
れる。塗膜を構成する化合物としては、水あるいは有機
溶媒に溶解もしくは分散し得るものであれば特に制限は
無く、例えばポリエステル、ポリウレタン、ポリイソシ
アネート、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリ塩化ビ
ニル、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチ
レン、ポリオレフィン、フェノキシ樹脂、エポキシ系樹
脂、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂
及び尿素樹脂等の一種以上を挙げることができる。
また、かかる有機化合物中に配合する無機又は有機の
微粒子としては、例えば平均粒径が0.01〜5μmの範囲
にあるカオリン、タルク、二酸化ケイ素、炭酸カルシウ
ム、二酸化チタン、ゼオライト、酸化アルミニウム等の
粒子あるいは架橋構造を有するポリスチレンやポリメチ
ルメタクリレートのような粒子、またはポリテトラフル
オロエチレンやカーボンブラック等を挙げることができ
る。
本発明の被膜表面の中心線平均粗さ(Ra)が0.01μm
未満ではフィルムの滑り性が不充分で作業性が悪化する
し、また絶縁油含浸性が劣るようになる。一方、Raが0.
4μmを越えると表面が粗れ過ぎ耐電圧特性が悪化する
ようになる。Raは好ましくは0.02〜0.3μmの範囲であ
る。
また、本発明のフィルム被膜の厚さは0.01〜2μmの
範囲であり、好ましくは0.02〜1μmの範囲である。被
膜の厚さが0.01μm未満ではポリエステルオリゴマーの
漏出防止効果が不充分となるし、逆に2μmを越えると
厚みが不均一となり易い上、積層フィルムの機械的強度
が低下してしまう。
次に本発明においては、該積層体を170℃で30分間加
熱処理後の被膜層表面のポリエステルオリゴマー量が5m
g/m2以下である必要があり、好ましくは3mg/m2以下、更
に好ましくは1mg/m2以下である。
なおこの値は、熱処理を含む製膜条件にもよるが、被
膜を施さない場合は通常20mg/m2程度となることが多
い。
コンデンサ素子形成のため導電層としての金属を蒸着
する際、フィルム表面近傍のオリゴマーがしばしば耐電
圧欠陥をもたらすが、かかる被膜層を有するフィルムを
用いることにより欠陥数を著しく軽減させることができ
る。
また耐電圧欠陥は製膜工程、特に横延伸及び熱処理の
工程において系内に浮遊するオリゴマーがフィルムに付
着し高温にさらされることによっても誘起されるが、横
延伸前塗布を行なうならばこの原因による耐電圧欠陥を
も低減させることができ好都合である。
更に、コンデンサ素子製造時には、素子巻取機で誘電
体フィルムを熱溶断するが、該熱溶断部にはポリエステ
ルオリゴマーが付着・堆積する。
これら堆積オリゴマーが、連続素子巻き取り作業中、
コンデンサ素子中に混入することにより耐電圧低下を招
くが、本発明の積層フィルムであれば、オリゴマー堆積
が著しく減少し、耐電圧不良の軽減に有効である。
また、被膜をフィルムの両面に施すと、耐電圧欠陥に
対してより効果的である。
また、本発明の被膜の厚みや構成する化合物を選択す
ることにより、蒸着金属との密着性を向上させたり、誘
電率を高めたりすることができる。
なお、本発明においては被膜を施すべきベースフィル
ムの性状については特に制限はないが、耐電圧特性を良
好に保つためには含有粒子量の少ないもの、例えば中心
線平均粗さで0.010μm以下のものが好ましく用いられ
る。
なお、本発明の効果はかかるベースフィルムの厚みが
5μm以下、特に3μm以下、とりわけ2.5μm以下の
とき、特に好ましく発揮される。
[実施例] 以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、
本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定
されるものではない。なお実施例及び比較例中「部」と
あるは「重量部」を示す。
また、本発明のフィルムの評価法は次の通りである。
(1) 中心線平均粗度(Ra) (株)小坂研究所社製表面粗さ測定機(SE−3F)を用
いて次のようにして求めた。即ち、フィルム断面曲線か
らその中心線の方向に基準長さL(2.5mm)の部分を抜
き取り、この抜き取り部分の中心線をx線、縦倍率の方
向をy軸として粗さ曲線y=f(x)で表わしたとき、
次の式で与えられた値を[μm]で表わす。中心線平均
粗度は、試料フィルム表面から10本の断面曲線を求め、
これらの断面曲線から求めた抜き取り部分の中心線平均
粗度の平均値で表わした。なお、触針の先端半径は2μ
m、荷重は30mgとし、カットオフ値は0.08mmとした。
(2) 巻き作業性 ロール状に巻き上げた際のフィルムロール表面及び端
面の外観を以下のように判定した。
(イ) ロール表面にほとんどシワやツブ状欠陥を有さ
ず端面が揃っているもの ○ (ロ) ロール表面にシワはほとんどないがツブ状欠陥
が若干発生し、端面が少し不揃のもの △ (ハ) ロール表面にシワやツブ状欠陥が発生したり、
または端面が著しく不揃のもの × (3) 被膜層表面のポリエステルオリゴマー量 まず、室温下約70mlのクロロホルムを用いて被膜層表
面0.1m2を洗い流す。次いでクロロホルムを留去し、濃
縮した後、重水素化クロロホルムに溶解させ、パラ−t
・ブチル−フェノールを内部標準としてプロトン−NMR
を用いてポリエステルオリゴマー量を定量し、1m2当り
に換算した。
なお、本発明でいうポリエステルオリゴマーとは、環
状三量体の他、テレフタル酸、モノヒドロキシエチルテ
レフタレート、ビスヒドロキシエチルテレフタレート等
テレフタル酸ユニットを有する化合物全てを指す。被膜
層のないフィルムについても同様に測定した。
(4) 偏平化時の作業性 20mm幅にスリットしたフィルムにマージン部を除いて
アルミニウム蒸着を施こし、次いで外径4mmの巻芯に5m
長巻き取った。この素子を5mm/分の速度で圧縮し応力−
歪曲線から降伏荷重を読みとり偏平荷重とした。
また、偏平化後の素子の端面を観察し、次の3段階に
分けた。
○…均一につぶれて隙間がほとんどない。
△…おおむね均一であるが、一部隙間が認められる。
×…不均一につぶれており実用性に乏しい。
なお、偏平化が不均一であると、静電容量が低下した
りばらついたりする他、メタリコン工程で種々の不都合
を誘発してしまい、コンデンサとしての実用性に乏し
い。
(5) 耐電圧特性 JIS C−2319に準じて行なった。
10KV直流耐電圧試験機を用い、23℃、50%RHの雰囲気
下にて、100V/秒の昇圧速度で上昇させ、フィルムが破
壊し短絡したときの電圧を読み取った。
(6) 耐電圧欠陥数 上部電極と下部電極の間隔が80±10μmであるフィル
ム搬送装置に、10KV直流耐電圧試験機を用いて、1μm
当り250Vの直流電圧を両電極間に印加し、試料を連続走
行させたとき、発生する欠陥個数をカウントし、1m2
りに換算した。
比較例1 平均粒径0.1μmのシリカを0.1部含有するポリエチレ
ンテレフタレートを溶融押出し、縦延伸温度90℃、縦延
伸倍率3.5倍、横延伸温度100℃、横延伸倍率3.4倍で逐
次2軸延伸し、220℃で5秒間熱処理を行ない、厚み2.2
μmのポリエステルフィルム(A)を得た。
フィルム(A)の中心線平均粗さは0.006μmであ
り、また該フィルムを170℃のエアーオーブン中に30分
間放置した後その表面のポリエステルオリゴマー量を測
定したところ21mg/m2であった。
フィルム(A)の巻き作業性は、コンデンサ製造時の
作業性及び得られたコンデンサの電気特性を評価した。
これらの結果を他の実施例及び比較例のそれと共に下記
表1に示すが、ロールへの巻き作業性や偏平化時の特性
が不充分である上、特に耐電圧欠陥数が多くコンデンサ
用誘電体としては不適切なものであった。
実施例1 比較例1のフィルム(A)の製造において、縦延伸後
フィルムの両面にポリエステルオリゴマーのフィルム表
面への漏出を防止するコーティングを行なう他は比較例
1と同様にしてフィルム(B)を得た。
すなわち、縦延伸後のフィルムの両面に平均粒径0.1
μmのシリカを0.5部及びγ−アミノプロピルトリエト
キシシランを10部含む、水1部、エチルアルコール300
部の混合液を塗布し、次いで横延伸及び熱処理を行なっ
た。
得られたフィルム(B)の塗膜厚みは片面0.1μmで
あり、その中心線平均粗さは0.031μmであった。な
お、得られたフィルムを熱処理した後、その被膜層表面
のポリエステルオリゴマーを測定したがオリゴマーは全
く認められなかった。
フィルム(B)に関する評価結果を下記表1に示す
が、フィルム(A)に比べ作業性、電気特性とも著しく
改善されており満足すべきものであった。
実施例2 実施例1の塗布剤の代りに、平均粒径0.2μmの炭酸
カルシウムを0.3部、アクリル酸、メタクリル酸、メタ
クリル酸メチルから得られたアクリル樹脂を5部、スル
ホン酸ナトリウム部分を有するポリエステルを5部及び
フッ素系界面活性剤を0.05部含む、固形分8重量%の水
分散体を用いて被膜を形成した。
被膜厚みは片面0.2μmでその中心線平均粗さ(Ra)
は0.042μmであった。
得られたフィルムに関する評価はいずれも満足すべき
ものであった。
実施例3 実施例1で得られたフィルム(A)の両面に、平均粒
径0.07μmのシリカを0.4部、アクリル樹脂を10部及び
トルエンを160部混合した塗布液を乾燥厚み0.3μmとな
るよう塗布した。
得られたフィルムについての結果を表1に示すが、い
ずれも満足すべきものであった。
比較例2 実施例1のフィルム(B)の製造において、塗布剤に
シリカを加えない他はフィルム(B)の製造と同様にし
て被膜を有するポリエステルフィルムを得た。
得られたフィルムは作業性が悪く、商品価値に劣るも
のであった。
比較例3 実施例1のフィルム(B)の製造において、塗膜厚み
を0.004μmとする他はフィルム(B)の製造と同様に
して積層ポリエステルフィルムを得た。
得られたフィルムは特に耐電圧欠陥数の点において不
充分であった。
[発明の効果] 本発明のフィルムは優れた電気特性および作業性を有
しており、薄膜の誘電体として好適であり、その工業的
価値は高い。
フロントページの続き (72)発明者 増田 成裕 神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地 ダイアホイル株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−115214(JP,A) 特開 昭52−72458(JP,A) 特開 昭58−60520(JP,A) 特開 昭58−16519(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも片面に無機又は有機の粒子を含
    有する0.01〜2μm厚の被膜を設けてなる積層ポリエス
    テルフィルムであって、該被膜表面の中心線平均粗度
    (Ra)が0.01〜0.4μmであり、且つ170℃で30分間処理
    後の被膜表面のポリエステルオリゴマー量が5mg/m2以下
    であることを特徴とするコンデンサ用積層ポリエステル
    フィルム。
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