JP4351341B2 - Biaxially oriented polyester film for capacitors - Google Patents

Biaxially oriented polyester film for capacitors Download PDF

Info

Publication number
JP4351341B2
JP4351341B2 JP36269999A JP36269999A JP4351341B2 JP 4351341 B2 JP4351341 B2 JP 4351341B2 JP 36269999 A JP36269999 A JP 36269999A JP 36269999 A JP36269999 A JP 36269999A JP 4351341 B2 JP4351341 B2 JP 4351341B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
less
biaxially oriented
acid
oriented polyester
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP36269999A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001176749A (en
Inventor
幸治 古谷
博 楠目
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Teijin Ltd
Original Assignee
Teijin Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teijin Ltd filed Critical Teijin Ltd
Priority to JP36269999A priority Critical patent/JP4351341B2/en
Publication of JP2001176749A publication Critical patent/JP2001176749A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4351341B2 publication Critical patent/JP4351341B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンデンサ用二軸配向ポリエステルフィルムに関し、更に詳しくはフィルムを構成するポリマーがポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートであり、優れた生産性、加工性、スペースファクタ等を有するコンデンサ用二軸配向ポリエステルフィルムに関する。
【0002】
【従来の技術】
二軸配向ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートフィルムは、その優れた機械的性質、熱的性質及び耐熱性を有することから、コンデンサ用フィルムとして使用され、その量も増大しつつある。
【0003】
ところで、近年、電気あるいは電子回路の小型化に伴なって、コンデンサの小型・大容量化が求められ、かつ品質条件となってきており、そのべースとなる誘電材のフィルムも薄くすることが進められている。フィルムコンデンサにおいて、誘電材であるフィルムの薄膜化が図られる理由は、(イ)コンデンサの静電容量が誘電材の誘電率及び電極面積に比例すること、(ロ)フィルム厚みに反比例すること、言い換えると誘電材の単位体積当りの静電容量はフィルム厚さの2乗に反比例し、かつ誘電率に比例することから、同じ誘電率の誘電材を使用してコンデンサの小型化又は大容量化を図ろうとすれば、フィルム厚みを薄くすることが不可欠となるからである。
【0004】
このように、フィルムを薄くすることの効果は明らかであるものの、従来の二軸配向フィルムの厚みを単に薄くするだけでは新たな問題、例えばフィルムの薄膜化に伴い、フィルムに電極を蒸着する際や、スリット、素子巻き等の工程における作業性が悪くなる、という問題が生じる。
【0005】
この作業性はフィルムの滑り性にかかわるものである。この滑り性を改良する方法としては、ポリエステルフィルムにおいては、フィルム表面に微小な凹凸を与える方法が知られ、かつ用いられている。この方法として、不活性無機微粒子をフィルムの原料であるポリエステルの重合時、又は重合後に添加したり(外部粒子添加方式)、ポリエステルの重合時に使用する触媒等の一部又は全部を反応工程でポリマ中に析出させる(内部粒子析出方式)技術が知られている。
【0006】
しかし、極薄フィルムの製造において、原料ポリマとして中厚のフィルムを製造する場合と同じ濃度の不活性無機微粒子を含有するポリマーを用いると、極薄フィルムの単位面積当りの不活性無機微粒子の数が減少し、該フィルム表面における微粒子の間隔が広がり、フィルム表面が平坦化し、滑り性が低下する。また、極薄フィルムは腰(剛性)が弱く、フィルム同士が容易に密着することも、滑り性を低下させる要因となっている。従って、薄膜化に伴う滑り性低下を補うためには、フィルム厚みを薄くすればするほど、含有させる不活性無機微粒子の濃度を高めるか、あるいは粒径を大きくする必要があった。
【0007】
この場合、ドラフト比の高い溶融押出し時や、延伸の際に、不活性無機微粒子とポリエステルとの親和性が乏しいことに起因して、ボイドが該不活性無機微粒子の周りに発生しやすく、かつこの頻度も多くなる。このため、得られたフィルムの機械的性質(例えば破断強度、破断伸度)や電気的性質(例えば絶縁欠陥)が低下するばかりでなく、フィルム製造時にも破断が発生しやすくなり、生産性の低下、製造条件の安定性に欠ける、という問題が生じることになる。
【0008】
ボイド発生を抑制したフィルムとして、特公平7−47645号公報には、空隙率が50〜95%でありかつ平均粒径が0.05〜5μmである多孔質不活性無機粒子を0.01〜3重量%、及び平均粒径がフィルムの厚みより大きくかつ0.2〜4μmである球状シリカ粒子を0.005〜1重量%含有せしめて、作業性(ハンドリング性)、製膜性(非破断性)を改善した厚みが4μm以下の薄い熱可塑性フィルムが開示されている。
【0009】
しかし、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートフィルムの場合、本発明者の検討において、該フィルムは機械的性質の低下がなく、電気絶縁性及び耐熱性に優れ、ボイドが少ない等の利点を有するものの、未だ製膜時の破断は多くフィルム生産性が損なわれるという問題のあることが明らかになった。
【0010】
ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートフィルムは、例えばポリエチレンテレフタレートフィルムに比して耐引裂き性に劣る特性を有するが、この特性が製膜時の破断トラブルを多くする要因になっている。このため、ポリエチレンテレフタレートフィルムでは問題にならなかった要因が、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートフィルムでは破断の原因になることがあると推測される。
【0011】
また、前記ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートフィルムは、表面の突起によりフィルムを重ねたときに生じる空気層が厚く、絶縁特性及びスペースファクタが十分と云えないこと、このため、優れた生産性、作業性とスペースファクタの両立が依然として解決課題として残っていることが明らかになった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの持つ耐熱性、絶縁性、薄膜化可能性を保持し、作業性とスペースファクタ及び絶縁特性を両立させ、かつ生産性を著しく改良したコンデンサ用二軸配向ポリエステルフィルムを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの溶融時の電気特性、すなわち交流体積抵抗率を特定範囲にすることにより、他の特性(例えば電気絶縁特性)を損なわずにフィルム破断を防止し、生産性を向上できること、さらにフィルム中の大粒径の粒子数を制限しかつ表面粗さを特定範囲に調節することにより、電気絶縁特性及びスペースファクタと作業性の両立が可能であることを見出し、本発明に到達した。
【0014】
すなわち、本発明は、二軸配向フィルムを構成するポリマー成分がポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートからなり、ポリマーの全酸成分に対して、エステル形成性官能基を有するスルホン酸4級ホスホニウム塩を0.1mmol%以上2mmo1%以下含有し、該フィルムの中心線平均表面粗さ(Ra)が40nm以上90nm以下で、10点平均粗さ(Rz)が1000nm以上1800nm以下であり、該フィルム中に存在する40μmを超える粗大粒子の個数が10個/m2以下であり、かつ該フィルムの溶融時(300℃)の交流体積抵抗率の値が2×10 8 Ωcm以上8×10 8 Ωcm以下であることを特徴とするコンデンサ用二軸配向ポリエステルフィルムである。
【0015】
[ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート]
本発明における二軸配向ポリエステルフィルムは、ポリマー成分がポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートからなるものである。
【0016】
このポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートは、主たる酸成分が2,6−ナフタレンジカルボン酸からなり、主たるグリコール成分がエチレングリコールからなるポリマーである。ここで、前記「主たる」とは、ポリマーの構成する全酸成分及び全グリコール成分に対して、それぞれ少なくとも90mol%、好ましくは95mol%以上であることを意味する。
【0017】
本発明におけるポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートはコポリマーであることができるが、このコポリマーはポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート(ホモポリマー)フイルム本来の特性を極端に失うことがなく、絶縁特性、機械特性および熱寸法安定性を確保できるものが好ましい。さらには耐破断性、スリット性に優れるフィルムを形成することのできるコポリマーが好ましい。
【0018】
コポリマーである場合、2,6−ナフタレンジカルボン酸及びエチレングリコール成分以外の共重合成分としては、分子内に2つのエステル形成性官能基を有する化合物を用いることができる。かかる化合物として例えば、蓚酸、アジピン酸、フタル酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、フェニルインダンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、テトラリンジカルボン酸、デカリンジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸等の如きジカルボン酸;p−オキシ安息香酸、p−オキシエトキシ安息香酸等の如きオキシカルボン酸;或いはプロピレングリコール、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、シクロヘキサンメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ビスフェノールスルホンのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ジエチレングリコール、ポリエチレンオキシドグリコール等の如き2価アルコール類等を好ましく挙げることができる。
【0019】
これらの化合物は1種のみでなく2種以上を同時に用いることができる。また、これらの中でさらに好ましいものは、酸成分としてはイソフタル酸、テレフタル酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、及びp−オキシ安息香酸、グリコール成分としてはトリ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、及びビスフェノールスルホンのエチレンオキサイド付加物である。
【0020】
また、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートは、例えば安息香酸、メトキシポリアルキレングリコールなどの一官能性化合物によって末端の水酸基および/またはカルボキシル基の一部または全部を封鎖したものであってもよく、或いは例えば極く少量のグリセリン、ペンタエリスリトール等の如き三官能以上のエステル形成性化合物で実質的に線状のポリマーが得られる範囲内で共重合したものであってもよい。
【0021】
本発明のポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートは、また、他の有機高分子を小割合混合した組成物であっても良い。
【0022】
かかる有機高分子として、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレン−4,4’−テトラメチレンジフェニルジカルボキシレート、ポリエチレン−2,7−ナフタレンジカルボキシレート、ポリエチレン−1,5−ナフタレンジカルボキシレート、ポリトリメチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート、ポリネオペンチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート、ポリ(ビス(4−エチレンオキシフェニル)スルホン)−2,6−ナフタレンジカルボキシレート等を例示することができる。これらの中で、ポリエチレンイソフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリトリメチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート、ポリ(ビス(4−エチレンオキシフェニル)スルホン)−2,6−ナフタレンジカルボキシレートが好ましい。
【0023】
これら有機高分子は、1種のみならず2種以上を、組成物を構成するポリマの全繰返し単位に対し、該有機高分子の繰返し単位で10mol%まで、好ましくは5mol%まで使用するのが好ましい。この組成物はポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートのホモポリマーまたはコポリマーと他の有機高分子からなる組成物であっても良く、またポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートのホモポリマーおよびコポリマーと他の有機高分子からなる組成物であっても良い。
【0024】
この組成物は、組成物を構成する全ポリマーの繰返し単位の少なくとも90mol%、好ましくは95mol%以上がエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート単位からなるポリマ組成物である。
【0025】
ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの製造は、一般に知られたポリエステルの製造方法によって実施できる。
【0026】
例えば、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートは、2,6−ナフタレンジカルボン酸とエチレングリコールを反応(エステル化反応)させ、或いは2,6−ナフタレンジカルボン酸の低級アルキルエステルとエチレングリコールとをエステル交換触媒の存在下反応(エステル交換反応)させ、続いて反応生成物を重合触媒の存在下で所望の分子量まで重合させて製造することができる。前記エステル交換触媒としては、公知のエステル交換触媒、例えばナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、ストロンチウム、チタン、ジルコニウム、マンガン、またはコバルトを含む化合物を挙げることができる。これらは1種または2種以上を用いることができる。また、重合触媒としては、三酸化アンチモン、五酸化アンチモンのようなアンチモン化合物、二酸化ゲルマニウムで代表されるようなゲルマニウム化合物、テトラエチルチタネート、テトラプロピルチタネート、テトラフェニルチタネートまたはこれらの部分加水分解物、蓚酸チタニルアンモニウム、蓚酸チタニルカリウム、チタントリスアセチルアセトネートのようなチタン化合物等を好ましく挙げることができる。触媒の使用量は従来から知られている量範囲から選ぶと良い。
【0027】
エステル交換反応を経由して重合を行う場合は、重合反応前にエステル交換触媒を失活させる目的で、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリ−n−ブチルホスフェート、正リン酸等のリン化合物を添加するのが好ましい。リン元素としてのポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート中の含有量は20〜100ppmであることがポリマーの熱安定性の点から好ましい。
【0028】
なお、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートは溶融重合後これをチップ化し、加熱減圧下または窒素などの不活性気流中において固相重合することもできる。
【0029】
ポリマーの固有粘度(オルソクロロフェノール、25℃)は0.40dl/g以上であることが好ましく、0.40dl/g以上0.90dl/g以下であることがさらに好ましい。固有粘度が0.40dl/g未満では、工程切断が多発することがある。一方、0.90dl/gより高いと、ポリマーの溶融粘度が高いため溶融押出しが困難になり、また重合時間が長く不経済であり、好ましくない。
【0030】
[添加物]
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、そのフィルム表面に多数の微細な突起を有している。この多数の微細な突起は、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート(以下、PENと略記することがある)中に分散して含有される多数の不活性微粒子に由来する。この不活性微粒子としては、本発明の目的に適うものであれば任意に使用できるが、次の条件を満足するのが特に好ましい。
【0031】
すなわち、平均粒径が0.5μm以上5μm以下の多孔質シリカ粒子(A)を0.05重量%以上2重量%以下(ポリマーに対して)の範囲で含有させ、同時に平均粒径が0.05μm以上1.5μm以下でかつフィルム厚み未満である球状シリカ粒子(B)を0.01重量%以上1重量%以下(ポリマーに対して)の範囲で含有させることが好ましい。
【0032】
ここで、「平均粒径」とは、測定した全粒子の50重量%の点にある粒子の「等価球形直径」を意味する。「等価球形直径」とは粒子と同じ容積を有する想像上の球(理想球)の直径を意味し、粒子の電子顕微鏡写真又は通常の沈降法による測定から計算することができる。
【0033】
前記多孔質シリカ微粒子の平均粒径が0.5μm未満では、フィルムをマスタロール又は製品ロール等ロール状に巻き取る際エアースクイーズ性が不良(巻き込み空気が逃げにくい)であるためしわが発生しやすく、また滑り性(スリップ性)が不充分で加工工程での作業性が低下し、好ましくない。一方、平均粒径が5μmを超えると、フィルム表面が粗れすぎ、絶縁破壊電圧の低下、絶縁欠陥の増加等をもたらすので好ましくない。多孔質シリカ微粒子の平均粒径はフィルム厚みより大きくてもかまわない。これは前記多孔質シリカ微粒子がPENに対し高い親和性を持つためである。
【0034】
前記多孔質シリカ微粒子の含有量は、PEN中に0.05重量%以上2重量%以下とすることが好ましく、さらに好ましくは0.1重量%以上1重量%以下、特に好ましくは0.1重量%以上0.7重量%以下である。多孔質シリカ微粒子の含有量が0.05重量%未満では、フィルムを巻き取る際のエアスクイーズ性が不良となり、一方2重量%を超えると、フィルム表面が粗れ過ぎ、容量低下や絶縁破壊電圧の低下等を招き、好ましくない。
【0035】
本発明では、特に極薄フィルム用途において、PENに前記多孔質シリカ微粒子と共に、球状シリカ粒子を分散含有させることが好ましい。この球状シリカ粒子は平均粒径がフィルム厚みより大きくなく、かつ0.05μm以上1.5μm以下であり、好ましくは粒径比(長径/短径)が1.0以上1.2以下のものである。この球状シリカ粒子は個々の微粒子の形状が極めて真球に近い球状であって、従来から滑剤として知られているシリカ粒子が10nm程度の超微細な塊状粒子か、又はこれらが凝集して0.5μm程度の凝集物、(凝集粒子)を形成しているものとは著しく異なる。
【0036】
球状シリカ粒子の平均粒径はフィルム厚みより小さいことを要するが、平均粒径がフィルム厚みより大きくなると、球状シリカ微粒子による突起の周りのフィルムにひび割れが生じ、延伸、熱固定等の工程でフィルム破断が多発するので好ましくない。従って、この球状シリカ微粒子の平均粒径は、好ましくはフィルム厚みの90%以下、さらに好ましくはフィルム厚みの80%以下である。
【0037】
さらに、球状シリカ微粒子の平均粒径は、フィルムの厚みを超えない範囲で更に好ましくは0.1μm以上1μm以下、特に好ましくは0.2μm以上0.8μm以下である。この平均粒径が0.05μm未満ではフィルムの滑り性が不充分で加工工程での作業性が低下し好ましくない。一方、平均粒径が1.5μmを超えるとフィルム表面が粗れすぎ、絶縁破壊電圧の低下、絶縁欠陥の増加等をもたらすので好ましくない。また球状シリカ粒子の粒径比(長径/短径)は、好ましくは1.0以上1.2以下、更に好ましくは1.0以上1.15以下、特に好ましくは1.0以上1.1以下である。
【0038】
球状シリカ粒子は、上述の条件を満たせば、その製法、その他に何ら限定されるものではない。例えば、球状シリカ微粒子は、オルトケイ酸エチル[Si(OCH)]の加水分解から含水シリカ[Si(OH)]単分散球を作り、さらにこの含水シリカ単分散球を脱水化処理して下記シリカ結合を三次元的に成長させることで製造できる(日本化学会誌、’81,No.9,P.1503)。
【0039】
【化2】

Figure 0004351341
【0040】
【化3】
Figure 0004351341
【0041】
本発明において球状シリカ粒子の含有量は、PENに対して、0.01重量%以上1重量%以下とするのが好ましく、さらに好ましくは0.02重量%以上0.7重量%以下である。
【0042】
多孔質シリカ微粒子と球状シリカ粒子のPENヘの添加時期は、PENの重合完了前であることが好ましく、エステル交換反応の終了前に(好ましくはグリコールスラリーとして)反応系中に添加することが好ましい。また、多孔質シリカ微粒子、球状シリカ粒子を個々に含有するPENを製造し、これらをブレンドして所定の含有量とすることもできる。
【0043】
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、該フィルム中に存在する40μmを超える粗大粒子の個数が10個/m2以下であることを要する。この数が10個/m2を超えると、フィルム生産時の破断頻度の増加による生産性の低下や、コンデンサの絶縁欠陥の多発を招き、好ましくない。
【0044】
粗大粒子の個数を上記範囲にするには、製膜時のフィルターとして線径15μm以下のステンレス鋼細線よりなる平均目開き10〜35μmの不織布型フィルターを用いて濾過することが好ましい。
【0045】
[交流体積抵抗率]
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、溶融フィルムの300℃での交流体積抵抗率の値が2×10 8 Ωcm以上8×10 8 Ωcm以下であることを要する。この交流体積抵抗率の値が2×10 8 Ωcmより小さい5×107Ωcm未満であると、70℃以上の比較的高温域で絶縁特性が低下し、誘電正接が大きくなり、コンデンサ特性が悪化する。一方、8×10 8 Ωcmより大きい1×109Ωcmを超えると、製膜時の破断が頻繁に発生し、生産性が著しく低下する。
【0046】
この体積抵抗率を上記範囲に制御する方法は、ポリマー中にエステル形成官能基を有するスルホン酸4級ホスホニウム塩を含有させる方法を挙げることができる。該スルホン酸4級ホスホニウム塩の含有量は、ポリマーを構成する全酸成分に対して0.1mmol%以上mmo1%以下とする。更には、エステル形成性官能基を有するスルホン酸4級ホスホニウム塩が下記式で表わされる化合物であることがより好ましい。
【0047】
【化4】
Figure 0004351341
(ここで、Aはn+2価の炭素数2〜18の脂肪族基又は芳香族基であり、X1およびX2は、同一もしくは異なり、水素原子又はエステル形成性官能基であり、nは1又は2であり、そして、R1、R2、R3、およびR4は、同一もしくは異なり、炭素数1〜18のアルキル基、ベンジル基又は炭素数6〜12のアリール基である。但し、X1およびX2が同時に水素であることはない。)
【0048】
上記スルホン酸4級ホスホニウム塩の好ましい具体例としては、3,5−ジカルボキシベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩、3,5−ジカルボキシベンゼンスルホン酸エチルトリブチルホスホニウム塩、3,5−ジカルボキシベンゼンスルホン酸ベンジルトリブチルホスホニウム塩、3,5−ジカルボキシベンゼンスルホン酸フェニルトリブチルホスホニウム塩、3,5−ジカルボキシベンゼンスルホン酸テトラフェニルホスホニウム塩、3,5−ジカルボキシベンゼンスルホン酸エチルトリフェニルホスホニウム塩、3,5−ジカルボキシベンゼンスルホン酸ブチルトリフェニルホスホニウム塩、3,5−ジカルボキシベンゼンスルホン酸ベンジルトリフェニルホスホニウム塩、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸エチルトリブチルホスホニウム塩、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸ベンジルトリブチルホスホニウム塩、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸フェニルトリブチルホスホニウム塩、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸テトラフェニルホスホニウム塩、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸エチルトリフェニルホスホニウム塩、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸ブチルトリフェニルホスホニウム塩、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸ベンジルトリフェニルホスホニウム塩、3−カルボキシベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩、3−カルボキシベンゼンスルホン酸テトラフェニルホスホニウム塩、3−カルボメトキシベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩、3−カルボメトキシベンゼンスルホン酸テトラフェニルホスホニウム塩、3,5−ジ(β−ヒドロキシエトキシカルボニル)ベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩、3,5−ジ(β−ヒドロキシエトキシカルボニル)ベンゼンスルホン酸テトラフェニルホスホニウム塩、3−(β−ヒドロキシエトキシカルボニル)ベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩、3−(β−ヒドロキシエトキシカルボニル)ベンゼンスルホン酸テトラフェニルホスホニウム塩、4−ヒドロキシエトキシベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩、ビスフェノールA−3,3’−ジ(スルホン酸テトラブチルホスホニウム塩)、2,6−ジカルボキシナフタレン−4−スルホン酸テトラブチルホスホニウム塩、α−テトラブチルホスホニウムスルホコハク酸等をあげることができる。上記スルホン酸4級ホスホニウム塩は1種のみを単独で用いても2種以上併用してもよい。
【0049】
前記スルホン酸4級ホスホニウム塩は、一般に、対応するスルホン酸とホスフィン類とのそれ自体公知の反応、又は対応するスルホン酸金属塩と4級ホスホニウムハライド類とのそれ自体公知の反応に容易に製造することができる。
【0050】
本発明におけるポリエチレン−2,6−ナフターレートは、上記の如きスルホン酸4級ホスホニウム塩を、ポリエステルの全酸成分に対し、0.1mmol%以上mmol%以下含有し、さらには0.2mmol%以上mmol%以下で含有することが好ましい。この量が0.1mmol%未満では300℃における交流体積抵抗率の値を109Ωcm以下にできない。一方含有量が2mmol%より多い10mmol%を超えると、高温域(70℃以上)での絶縁特性の低下や誘電正接の増加が生ずることがあり、好ましくない。
【0051】
本発明において、ポリエチレン−2,6−ナフタレジカルボキシレートにスルホン酸4級ホスホニウム塩を含有させる方法としては、公知の任意の方法を用いることができる。例えば、ポリエチレン−2,6−ナフタレジカルボキシレートの重合時に前記化合物を添加し共重合する方法、フィルム製膜前に該化合物をポリマーに添加する方法、該化合物を高濃度含むポリマー組成物(マスターチップ)を作成し、ポリマーを溶融する前に所定量混合する方法などが挙げられる。いずれの方法によってもスルホン酸4級ホスホニウム塩を最終的にポリエチレン−2,6−ナフタレジカルボキシレートフィルムに所定量含有させれば、効果は発現する。
【0052】
[表面粗さ]
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、フィルム表面の中心線平均表面粗さ(Ra)が40nm以上90nm以下であることを要する。この粗さ(Ra)が40nm未満では、フィルム生産時およびコンデンサ製造工程での作業性が悪く、特に極薄フィルムでは安定した生産が困難である。一方、90nmを超えるとコンデンサ素子のスペースファクタが大きく、容量不足や用途によってはコロナ放電による雑音や素子の劣化を生じることがある。
【0053】
また、フィルム表面の10点平均粗さ(Rz)は1000nm以上1800nm以下であることを要する。この粗さ(Rz)が1000nm未満であると、フィルムの滑り性やエア抜け性が悪く、極薄品生産時にフィルムをロールに巻き取ることが困難となる。一方、1800nmを超えると、極薄品生産時に破断頻度が増加し、生産性が著しく低下する。
【0054】
[熱収縮率]
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、200℃で10分間処理した後の熱収縮率が縦方向(MD)で0.9%以上3.0%以下、さらには1.0%以上2.8%以下、横方向(TD)で2.0%以上5.0%以下、さらには2.2以上4.8%以下であることが好ましい。フィルムの熱収縮率が高すぎると、蒸着工程においてフィルムが収縮し、皺が入ることがあり、素子端面へのメタリコン処理ができないことがあり、好ましくない。一方、熱収縮率が低すぎると、蒸着工程で熱負けが発生することがあり、好ましくない。
【0055】
[フィルムの厚み]
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、厚みが0.5μm以上20μm以下、さらに0.5μm以上16μm以下であることが好ましい。この厚みが0.5μm未満では製膜生産性が低く、コンデンサの製造における作業性が悪い。一方、20μmを超えるとコンデンサの小型化が図りにくい。
【0056】
0.5μm以上7μm以下の厚みのフィルムは、主として電子回路用に用いられ、本発明のフィルムの効果が最も発揮される。7μm以上20μm以下の厚みのフィルムは、高圧または交流電源回路に主として用いられる。20μmを超える厚みのフィルムは、誘電体としても用いられるが主としてコンデンサの外装(上巻き)に用いられる。
【0057】
[フィルムの密度]
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、密度が1.338g/cm3以上1.361g/cm3以下であることが好ましい。さらに好ましくは1.340g/cm3以上1.358g/cm3以下、特に好ましくは1.343g/cm3以上1.356g/cm3以下である。フィルム密度が1.338g/cm3未満であると、コンデンサ性能のバラツキの原因になり、加工歩留まりの低下の原因となるため好ましくない。一方、1.361g/cm3を超えると、フィルムの結晶化度が高くなりすぎてフィルムの靭性が失われるため、フィルム搬送時、特にスリットを伴う工程で破断頻度が増加するようになる。
【0058】
[その他特性]
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、スペースファクタが10〜33%であることが好ましい。なお、スペースファクタとは、試料フィルム100cm2の重量w(g)と、密度d(g/cm3)から求めた重量法厚みをt1(μm)、10cm角の試料フィルムを10枚重ね、マイクロメーターを用いて求めた試料フィルム1枚分の厚みをt2(μm)としたとき、下記式より算出される値である。
【0059】
【数1】
スペースファクタF(%)=100− t1/ t2×100
【0060】
このスペースファクタが10%未満では、フィルムの滑り性、作業性(ハンドリング性)が不充分であり、一方、33%を超えると、体積当りのコンデンサ容量が低くコンデンサの小型大容量化に不適であるため好ましくない。
【0061】
さらには電気絶縁材料であるという観点から絶縁破壊電圧(BDV)は、200V/μm以上(JIS C 2318に示す方法に従って測定し、n=100の平均値)であることが好ましい。
【0062】
また、本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、ピンホール、すなわちフィルムを感熱紙上に密着させ、試薬特級エタノールで10倍に希釈したマジックインキ溶液を試料フィルム上に滴下し、エアーブラシで全体に広げた後に感熱紙側に転写して観測されるピンホールの数が、0.1個/cm2以下であることが好ましい。
【0063】
さらに、本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、100℃、1kHzの条件下で測定したCR値が800ΩFより大きい920ΩF以上であることが好ましい。100℃、1kHzにおけるCR値が920ΩFより小さい800ΩF未満では、フィルムの絶縁抵抗が不足し、電気絶縁材料として不適となることがある。
【0064】
[製膜法]
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、二軸方向(例えば縦及び横方向)にそれぞれ延伸倍率2.5倍以上5.0倍以下で延伸されているのが好ましい。二軸方向の延伸倍率は等しくても、等しくなくてもよい。また、該フィルムは単一膜であっても、積層フィルムであってもよい。
【0065】
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、その製造法によって制限を受けるものではないが、下記の方法で製造するのが好ましい。
【0066】
所定の不活性微粒子、好ましくはさらに所定量のエステル形成性官能基を有するスルホン酸4級ホスホニウム塩を含有するポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを所定のフィルターで濾過した後、例えば通常の押出温度、すなわち融点(以下Tmと表わす)以上(Tm+70℃)以下の温度で溶融押出し、押出されたフィルム状溶融物をピンニングワイヤー(ステンレス鋼線(0.05〜0.60mmφ、印加電圧:直流0.5〜15kV)により回転冷却ドラムの表面に密着させて急冷して固有粘度が0.40〜0.90dl/gの未延伸フィルムを得、続いてこの未延伸フィルムを120〜180℃、より好ましくは130〜160℃の温度で縦方向に2.5倍以上5.0倍以下の延伸倍率で延伸し、次いで横方向に120〜150℃の温度で2.5倍以上5.0倍以下の延伸倍率で延伸し、次いで得られた二軸延伸フィルムを210〜240℃の温度で0.3〜20秒間熱固定する。その後、熱収縮率を低下させる必要があれば、縦方向および/または横方向に弛緩率0.3〜15%の範囲で熱弛緩処理を行う。これらの延伸には複数段階に分割する多段延伸法を用いてもよい。
【0067】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。なお、実施例における各特性値は下記の方法で測定、評価した。
【0068】
1.微粒子の平均粒径
(1−1)粉体の平均粒径
島津製作所製CP50型セントリフュグル パーティクル サイズ アナライザー(Centrifugal Particle Size Analyser)を用いて測定した。得られた遠心沈降曲線を基に算出した各粒径の粒子とその存在量との累積曲線から、50マスパーセント(mass percent)に相当する粒径を読み取り、この値を平均粒径とする。(「粒度測定技術」、日刊工業新聞社発行、1975年、p.242−247参照)
【0069】
(1−2)フィルム中の微粒子の粒径および粒径比
試料フィルム小片を走査型電子顕微鏡用試料台に固定し、日本電子(株)製スパッタリング装置(JIS−1100型イオンスパッタリング装置)を用いてフィルム表面に、0.13Paの真空下で0.25kV、1.25mAの条件でイオンエッチング処理を10分間施す。さらに、同じ装置で金スパッターを施し、走査型電子顕微鏡を用いて1万〜3万倍で観測し、日本レギュレーター(株)製ルーゼックス500にて、少なくとも100個の粒子の長径(Dli)、短径(Dsi)及び面積相当粒径(Di)を求める。下式で表わされる面積相当粒径(Di)の数平均値を平均粒径(D)とする。
【0070】
【数2】
Figure 0004351341
【0071】
上記長径の平均値をDl、短径の平均値をDsとし、粒径比はDl/Dsとして算出する。
【0072】
(1−3)粗大粒子
フィルム面を万能投影機を用いて、透過照明にて50倍に拡大して測定面積1m2を観察し、フィルム中に存在する粒子のうち最大径が40μmを超える粒子の数を数える。
【0073】
2.交流体積抵抗率
図1に示す装置を用いて測定する。測定サンプルは厚さが約150μmになるようにフィルムを重ねる。直径20cmの円柱状下部電極2の上面に、150μmの平行な間隙が保持出来る直径5.6cm、厚さ0.2cmの上部電極3を配し、この間に測定サンプル1が電極と密着するようにして挿入する。
【0074】
下部電極2は加熱装置4と温度検出端5を内蔵し、下部電極2の表面温度の測定面におけるバラツキが1℃以内、検出端部分との温度差が昇温速度8℃/分において2℃以内となるように構成する。なお、検出温度は読取温度計7で測定する。電極の全体は保温箱11中に配置する。電圧調整器6を調整して昇温速度を調整する。
【0075】
電源8はその発生電圧を標準抵抗9を介して両電極間に印加するが、該電源は100v、50Hzを発生する電源である。この回路に流れる電流は、標準抵抗9の両端に発生する電圧を内部インピーダンスが100MΩ以上のエレクトロンメーター10で読取ることで求める
【0076】
本発明におけるフィルムの溶融時の交流体積抵抗率の測定は上記装置により、下部電極の昇温速度8℃/分、測定温度300℃にて行い、交流体積抵抗率Zは、印加電圧E、電流I、電極面積S、電極間隔dより、次式で求められる。
【0077】
【数3】
Z=(E/I)×(S/d)
【0078】
3.表面粗さ
(3−1)中心線表面粗さ(Ra)
非接触式三次元粗さ計(小坂研究所製、ET−30HK)を用いて波長780nmの半導体レーザー、ビーム径1.6μmの光触針で測定長(Lx)1mm、サンプリングピッチ2μm、カットオフ0.25mm、厚み方向拡大倍率1万倍、横方向拡大倍率200倍、走査線数100本(従って、Y方向の測定長Ly=0.2mm)の条件にてフィルム表面の突起プロファイルを測定する。その粗さ曲面をZ=F(x,y)で表わしたとき、次の式で得られる値(Ra、単位nm)をフィルムの表面粗さとして定義する。
【0079】
【数4】
Figure 0004351341
【0080】
(3−2)10点平均粗さ(Rz)
ピーク(HP)の高い方から5点と谷(Hv)の低い方から5点をとり、その平均粗さをRzとする。
【0081】
【数5】
Figure 0004351341
【0082】
4.熱収縮率
試料フィルムに30cm間隔で標線を入れ、加熱オーブン中で張力フリーの状態で一定時間熱処理(200℃、10分間)後の試料長の変化から下記式により求める。
【0083】
【数6】
熱収縮率(%)=(熱処理前の長さ−熱処理後の長さ)/熱処理前の長さ×100
【0084】
5.フィルムの厚み
試料フィルムの幅をW(cm)、長さをl(cm)、重量をG(g)、密度をd(g/cm3)としたとき、フィルム厚みt(μm)を下記式で算出する。
【0085】
【数7】
t=G/(W×l×d)×10000
【0086】
6.フィルムの密度
硝酸カルシウム水溶液を溶媒として用いた密度勾配管中、25℃で浮沈法により測定した値である。
【0087】
7.固有粘度(IV)
ο−クロロフェノールを溶媒として用い、25℃で測定する。
【0088】
8.ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの成分量(主成分モル比、共重合成分モル比)
フィルムサンプルを測定溶媒(CDCl3: CF3COOD=1:1)に溶解後、1H−NMR測定を行い、得られた各シグナルの積分比をもって算出する。
【0089】
9.CR値
JIS C 2318に示す方法に準じて、12mm幅にスリットしたフィルムサンプルと厚み7μm、幅14mmのアルミニウム箔を片側のマージン幅として2.5mmを維持しながら重ね合わせた状態のものを2組用意し、各々のマージンが試料の両端になるように配置して有効面積が10000mm2となるように巻取り試料を作成する。試料を120℃の温度下で5分間2MPaの圧力でプレスする。この試料を(株)カトー製 サーモキーパー(THK−21−1)で100℃に保ち、試料の両端を安藤電気(株)製 LCRメーター(AG−4301)と接続し、印加電圧100Vで絶縁抵抗値(Ω)を測定し、その後1kHzにおける静電容量(nF)を測定する。得られた絶縁抵抗値および静電容量からCR値を下記式により算出する。
【0090】
【数8】
CR値=絶縁抵抗値×静電容量
【0091】
10.フィルムの製膜性
フィルムの製膜性を下記の基準で評価する。
ランクA:破断は起こらず、極めて安定な製膜が可能。生産性が極めて良い。
ランクB:破断はほとんど起こらず、安定な製膜が可能。生産性が良い。
ランクC:時々破断が起こり、製膜が不安定。生産性が悪い。
ランクD:破断が頻繁に発生し、製膜が極めて不安定。生産性が極めて悪い。
ランクAおよびBを合格とする。
【0092】
11.フィルムロールの巻き姿
幅550mm、長さ10000mのフィルムをロールに巻き取った後の巻き姿を製膜工程のスリット時および蒸着後について各々肉眼で観察し、下記の基準で評価する。
◎:スリット時および蒸着後に表面のシワ、巻きズレ等がなく、巻き姿が良好
○:スリット後わずかにシワが認められたが、蒸着後のシワはなく、実用上問題無い
×:蒸着後表面のシワおよび/または巻きズレが確認され、巻き姿が不良
【0093】
[実施例1〜4および比較例6
2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル100部(実施例では、全酸成分の5モル%量をイソフタル酸ジメチルで置換する)とエチレングリコール60部の混合物に、酢酸マンガン・4水塩0.03部を添加し、150℃から240℃に徐々に昇温しながらエステル交換反応を行った。途中反応温度が170℃に達した時点で三酸化アンチモン0.024部を添加し、さらに表1記載の粒径を有する多孔質シリカ微粒子及び球状シリカ粒子を表1記載の量添加して、次いで220℃に達した時点で3,5−ジカルボキシベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩0.042部(2mmol%に相当)を添加した。引き続いてエステル交換反応を行い、エステル交換反応終了後燐酸トリメチル0.023部を添加した。その後反応生成物を重合反応器に移し、290℃まで昇温し、30Pa以下の高真空下にて重縮合反応を行って25℃のo−クロロフェノール溶液で測定した固有粘度が0.61dl/gであるポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート(ポリマー)を得た。
【0094】
このポリマーを170℃において6時間乾燥させた後、押出機に供給し、溶融温度310℃で溶融し、スリット状ダイを通して押出し、表面仕上げ0.3Sの回転ドラム上にピンニングワイヤー(SUS線(0.1mmφ)、印加電圧:直流3kV)により密着固化させ未延伸フィルムを得た。
【0095】
こうして得られた未延伸フィルムを140℃で縦方向に3.6倍に延伸し、次いで140℃で横方向に3.9倍延伸し、さらに230℃で5秒間熱固定処理し、表1に示す厚みの二軸配向(共重合)ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートフィルムを得た。これら実施例1〜5のフィルムの組成および特性、添加物の内容を表1に示す。
なお、これらのフィルムのスペースファクタは16〜21%で問題はない。
【0096】
[比較例1]
4級ホスホニウム塩を含有しない以外は実施例1と同様にして厚み2.5μmの二軸配向ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートフィルムを得た。このフィルムの特性を表1に示す。フィルムの物性は良好であるが、製膜性が不満足であった。
【0097】
[比較例2]
4級ホスホニウム塩を50mmol%添加する以外は実施例1と同様にして厚み2.5μmの二軸配向ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートフィルムを得た。このフィルムの特性を表1に示す。 製膜性は良好であったが、交流体積抵抗率が低く、コンデンサの絶縁特性が不満足であった。
【0098】
[比較例3]
平均粒径の大きい多孔質シリカ微粒子を用いる以外は実施例1と同様にして厚み2.5μmの二軸配向ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートフィルムを得た。このフィルムの特性を表1に示す。製膜時の切断が多かった。また、スペースファクタが36%であり過大であった。
【0099】
[比較例4]
球状シリカ粒子を用いず、平均粒径が小さい多孔質シリカ微粒子のみを添加する以外は実施例1と同様にして厚み2.5μmの二軸配向ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートフィルムを得た。このフィルムの特性を表1に示す。フィルムの物性は良好であったが、巻き姿が非常に悪く、製品として不合格であった。
【0100】
[比較例5]
イソフタル酸を20mol%共重合する以外は実施例1と同様にして厚み2.5μmの二軸配向共重合ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートフィルムを得た。このフィルムの特性を表1に示す。生産性が悪く、コンデンサの絶縁特性に問題があった。
【0101】
【表1】
Figure 0004351341
【0102】
【発明の効果】
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、次のような優れた特性を持ち、コンデンサ用フィルムとして好適に用いられる。
(1)製膜時の生産性が優れ、特に極薄フィルムの製膜に有効である。
(2)フィルム表面が適度に粗面化されており、フィルムの滑り性が良好で、製膜時、加工時の作業性に優れる。
(3)ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの持つ耐熱性や絶縁性が生かされており、絶縁抵抗が高く、CR特性が優れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は交流体積抵抗率を測定する装置の概略図である。
【符号の説明】
1:測定サンプル
2:下部電極
3:上部電極
4:加熱装置
5:温度検出端
6:電圧調整器
7:読取温度計
8:電源
9:標準抵抗
10:エレクトロンメーター
11:保温箱[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a biaxially oriented polyester film for capacitors. More specifically, the polymer constituting the film is polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate, and the capacitor has excellent productivity, workability, space factor, etc. The present invention relates to an axially oriented polyester film.
[0002]
[Prior art]
Biaxially oriented polyethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate film is used as a film for capacitors because of its excellent mechanical properties, thermal properties and heat resistance, and its amount is increasing.
[0003]
By the way, in recent years, with the miniaturization of electric or electronic circuits, it has become necessary to reduce the size and capacity of capacitors, and it has become a quality condition. Is underway. In the film capacitor, the reason why the film as the dielectric material is made thin is that (a) the capacitance of the capacitor is proportional to the dielectric constant and electrode area of the dielectric material, and (b) is inversely proportional to the film thickness, In other words, the capacitance per unit volume of the dielectric material is inversely proportional to the square of the film thickness and proportional to the dielectric constant. Therefore, the dielectric material with the same dielectric constant is used to reduce the size or increase the capacity of the capacitor. This is because it is essential to reduce the thickness of the film.
[0004]
As described above, although the effect of thinning the film is clear, a new problem arises by simply reducing the thickness of the conventional biaxially oriented film, for example, when an electrode is deposited on the film as the film becomes thinner. In addition, there is a problem that workability in processes such as slitting and element winding deteriorates.
[0005]
This workability is related to the slipperiness of the film. As a method for improving the slipperiness, a method of giving fine irregularities to the film surface is known and used in the polyester film. In this method, inert inorganic fine particles are added at the time of polymerization of polyester as a raw material of the film, or after polymerization (external particle addition method), or a part or all of the catalyst used at the time of polymerization of polyester is polymerized in the reaction step. A technique for precipitation inside (internal particle precipitation method) is known.
[0006]
However, in the production of an ultrathin film, the number of inert inorganic fine particles per unit area of the ultrathin film can be obtained by using a polymer containing inert inorganic fine particles at the same concentration as the raw material polymer. , The spacing between the fine particles on the film surface is widened, the film surface is flattened, and the slipperiness is lowered. In addition, the ultrathin film has low waist (rigidity), and the films can be easily brought into close contact with each other, which causes a decrease in slipperiness. Therefore, in order to compensate for the decrease in slipperiness accompanying the reduction in film thickness, the thinner the film thickness, the higher the concentration of the inert inorganic fine particles to be contained or the larger the particle size.
[0007]
In this case, at the time of melt extrusion with a high draft ratio or at the time of stretching, voids are likely to occur around the inert inorganic fine particles due to poor affinity between the inert inorganic fine particles and the polyester, and This frequency also increases. For this reason, not only the mechanical properties (for example, breaking strength and breaking elongation) and electrical properties (for example, insulation defects) of the obtained film are deteriorated, but also breakage is likely to occur at the time of film production. The problem that it falls and the stability of manufacturing conditions is lacking arises.
[0008]
Japanese Patent Publication No. 7-47645 discloses a porous inert inorganic particle having a porosity of 50 to 95% and an average particle diameter of 0.05 to 5 μm as a film in which void generation is suppressed. 3% by weight and 0.005 to 1% by weight of spherical silica particles having an average particle size larger than the thickness of the film and 0.2 to 4 μm are contained, so that workability (handling property), film forming property (non-breaking) A thin thermoplastic film having an improved thickness of 4 μm or less is disclosed.
[0009]
However, in the case of a polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate film, in the study of the present inventors, the film has no mechanical properties, excellent electrical insulation and heat resistance, and has advantages such as few voids. However, it has been revealed that there is still a problem that film productivity is impaired due to many breaks during film formation.
[0010]
The polyethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate film has a property that is inferior in tear resistance as compared with, for example, a polyethylene terephthalate film, and this property is a factor that increases the trouble of fracture during film formation. For this reason, it is estimated that the factor which did not become a problem in a polyethylene terephthalate film may cause a fracture in a polyethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate film.
[0011]
In addition, the polyethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate film has a thick air layer generated when the films are stacked by surface protrusions, and the insulation characteristics and space factor cannot be said to be sufficient. It became clear that compatibility of workability, workability and space factor still remains as a solution.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to maintain the heat resistance, insulation, and possibility of thinning of polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate, achieve both workability, space factor, and insulation characteristics, and remarkably improve productivity. Another object of the present invention is to provide a biaxially oriented polyester film for a capacitor.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor makes the film breakage without impairing other characteristics (for example, electrical insulation characteristics) by setting the electrical characteristics at the time of melting polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate, that is, the AC volume resistivity within a specific range. It is possible to improve productivity, and to limit the number of large particles in the film and adjust the surface roughness to a specific range, so that both electrical insulation characteristics, space factor and workability can be achieved. The present invention has been found.
[0014]
  That is, in the present invention, the polymer component constituting the biaxially oriented film is composed of polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate,Containing 0.1 mmol% or more and 2 mmol or less of 1 mmol% or less of a sulfonic acid quaternary phosphonium salt having an ester-forming functional group with respect to the total acid component of the polymer;The center line average surface roughness (Ra) of the film is 40 nm or more and 90 nm or less, the 10-point average roughness (Rz) is 1000 nm or more and 1800 nm or less, and the number of coarse particles exceeding 40 μm present in the film is 10 Pieces / m2And the value of the AC volume resistivity when the film is melted (300 ° C.) is2 × 10 8 Ωcm or more8 × 10 8 It is a biaxially oriented polyester film for capacitors, characterized in that it is Ωcm or less.
[0015]
[Polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate]
In the biaxially oriented polyester film in the present invention, the polymer component is made of polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate.
[0016]
This polyethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate is a polymer in which the main acid component is 2,6-naphthalenedicarboxylic acid and the main glycol component is ethylene glycol. Here, the “principal” means that it is at least 90 mol%, preferably 95 mol% or more, respectively, with respect to the total acid component and total glycol component constituting the polymer.
[0017]
The polyethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate in the present invention can be a copolymer, but this copolymer does not extremely lose the original properties of the polyethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate (homopolymer) film. Those that can ensure insulation properties, mechanical properties and thermal dimensional stability are preferred. Furthermore, a copolymer capable of forming a film having excellent fracture resistance and slitting properties is preferred.
[0018]
In the case of a copolymer, a compound having two ester-forming functional groups in the molecule can be used as the copolymer component other than 2,6-naphthalenedicarboxylic acid and ethylene glycol component. Examples of such compounds include oxalic acid, adipic acid, phthalic acid, sebacic acid, dodecanedicarboxylic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 4,4′-diphenyldicarboxylic acid, phenylindandicarboxylic acid, 2, Dicarboxylic acids such as 7-naphthalenedicarboxylic acid, 1,5-naphthalenedicarboxylic acid, tetralin dicarboxylic acid, decalin dicarboxylic acid, diphenyl ether dicarboxylic acid; oxycarboxylic acids such as p-oxybenzoic acid, p-oxyethoxybenzoic acid; Or propylene glycol, trimethylene glycol, tetramethylene glycol, hexamethylene glycol, cyclohexanemethylene glycol, neopentyl glycol, ethylene oxide adduct of bisphenolsulfone, bis Ethylene oxide adducts of phenol A, diethylene glycol, can be exemplified preferably a dihydric alcohol such as polyethylene oxide glycol and the like.
[0019]
These compounds can be used alone or in combination of two or more. Of these, more preferred are isophthalic acid, terephthalic acid, 4,4′-diphenyldicarboxylic acid, 2,7-naphthalenedicarboxylic acid, p-oxybenzoic acid as the acid component, and triglyceride as the glycol component. Ethylene oxide adducts of methylene glycol, hexamethylene glycol, neopentyl glycol, and bisphenol sulfone.
[0020]
Further, polyethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate may be one in which part or all of the terminal hydroxyl groups and / or carboxyl groups are blocked with a monofunctional compound such as benzoic acid or methoxypolyalkylene glycol. Alternatively, for example, it may be copolymerized with a very small amount of trifunctional or higher ester-forming compound such as glycerin and pentaerythritol within a range where a substantially linear polymer is obtained.
[0021]
The polyethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate of the present invention may also be a composition in which a small proportion of other organic polymers are mixed.
[0022]
Examples of the organic polymer include polyethylene terephthalate, polyethylene isophthalate, polytrimethylene terephthalate, polyethylene-4,4′-tetramethylene diphenyldicarboxylate, polyethylene-2,7-naphthalenedicarboxylate, polyethylene-1,5-naphthalene. Dicarboxylate, polytrimethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate, polyneopentylene-2,6-naphthalene dicarboxylate, poly (bis (4-ethyleneoxyphenyl) sulfone) -2,6-naphthalene Examples include carboxylate. Among these, polyethylene isophthalate, polytrimethylene terephthalate, polytrimethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate, and poly (bis (4-ethyleneoxyphenyl) sulfone) -2,6-naphthalene dicarboxylate are preferable. .
[0023]
These organic polymers may be used not only in one type but also in two or more types, up to 10 mol%, preferably up to 5 mol%, in terms of the repeating units of the organic polymer, with respect to all repeating units of the polymer constituting the composition. preferable. This composition may be a composition comprising a homopolymer or copolymer of polyethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate and another organic polymer, and a homopolymer of polyethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate and A composition comprising a copolymer and another organic polymer may be used.
[0024]
This composition is a polymer composition in which at least 90 mol%, preferably 95 mol% or more of all polymer repeating units constituting the composition are composed of ethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate units.
[0025]
Polyethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate can be produced by a generally known polyester production method.
[0026]
For example, polyethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate is obtained by reacting 2,6-naphthalenedicarboxylic acid and ethylene glycol (esterification reaction), or by lower alkyl ester of 2,6-naphthalenedicarboxylic acid and ethylene glycol. It can be produced by reacting in the presence of a transesterification catalyst (transesterification reaction) and then polymerizing the reaction product to the desired molecular weight in the presence of a polymerization catalyst. Examples of the transesterification catalyst include known transesterification catalysts such as a compound containing sodium, potassium, magnesium, calcium, zinc, strontium, titanium, zirconium, manganese, or cobalt. These can use 1 type (s) or 2 or more types. The polymerization catalyst includes antimony compounds such as antimony trioxide and antimony pentoxide, germanium compounds represented by germanium dioxide, tetraethyl titanate, tetrapropyl titanate, tetraphenyl titanate or partial hydrolysates thereof, and oxalic acid. Preferable examples include titanium compounds such as titanyl ammonium, potassium titanyl oxalate, and titanium trisacetylacetonate. The amount of catalyst used may be selected from a conventionally known amount range.
[0027]
When performing polymerization via a transesterification reaction, a phosphorus compound such as trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tri-n-butyl phosphate, or normal phosphoric acid is added for the purpose of deactivating the transesterification catalyst before the polymerization reaction. Is preferred. The content of polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate as the phosphorus element is preferably 20 to 100 ppm from the viewpoint of the thermal stability of the polymer.
[0028]
Polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate can be converted into chips after melt polymerization and solid-phase polymerization can be performed under heating under reduced pressure or in an inert gas stream such as nitrogen.
[0029]
The intrinsic viscosity (orthochlorophenol, 25 ° C.) of the polymer is preferably 0.40 dl / g or more, and more preferably 0.40 dl / g or more and 0.90 dl / g or less. When the intrinsic viscosity is less than 0.40 dl / g, process cutting may occur frequently. On the other hand, if it is higher than 0.90 dl / g, melt extrusion becomes difficult because the melt viscosity of the polymer is high, and the polymerization time is long and uneconomical.
[0030]
[Additive]
The biaxially oriented polyester film of the present invention has a large number of fine protrusions on the film surface. The many fine protrusions are derived from many inert fine particles dispersed and contained in polyethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate (hereinafter sometimes abbreviated as PEN). The inert fine particles can be arbitrarily used as long as they meet the object of the present invention, but it is particularly preferable that the following conditions are satisfied.
[0031]
That is, the porous silica particles (A) having an average particle size of 0.5 μm or more and 5 μm or less are contained in the range of 0.05% by weight or more and 2% by weight or less (relative to the polymer), and at the same time, the average particle size is 0.00. It is preferable to contain spherical silica particles (B) having a thickness of not less than 05 μm and not more than 1.5 μm and less than the film thickness in a range of not less than 0.01 wt% and not more than 1 wt% (relative to the polymer).
[0032]
Here, the “average particle diameter” means the “equivalent spherical diameter” of the particles at the point of 50% by weight of the measured total particles. “Equivalent spherical diameter” means the diameter of an imaginary sphere (ideal sphere) having the same volume as the particle, and can be calculated from an electron micrograph of the particle or measurement by a conventional sedimentation method.
[0033]
If the average particle size of the porous silica fine particles is less than 0.5 μm, the air squeeze property is poor when the film is wound into a roll such as a master roll or a product roll, and wrinkles are likely to occur. In addition, the slipperiness (slip property) is insufficient and the workability in the processing step is lowered, which is not preferable. On the other hand, if the average particle diameter exceeds 5 μm, the film surface is too rough, which causes a decrease in dielectric breakdown voltage, an increase in insulation defects, and the like, which is not preferable. The average particle diameter of the porous silica fine particles may be larger than the film thickness. This is because the porous silica fine particles have a high affinity for PEN.
[0034]
The content of the porous silica fine particles is preferably 0.05% by weight or more and 2% by weight or less in PEN, more preferably 0.1% by weight or more and 1% by weight or less, and particularly preferably 0.1% by weight. % To 0.7% by weight. If the content of the porous silica fine particles is less than 0.05% by weight, the air squeezing property at the time of winding the film becomes poor. On the other hand, if the content exceeds 2% by weight, the film surface becomes too rough, resulting in a decrease in capacity and dielectric breakdown voltage. This is not preferable.
[0035]
In the present invention, it is preferable to disperse and contain spherical silica particles together with the porous silica fine particles in PEN, particularly for ultra-thin film applications. The spherical silica particles have an average particle size not larger than the film thickness and 0.05 μm or more and 1.5 μm or less, and preferably have a particle size ratio (major axis / minor axis) of 1.0 or more and 1.2 or less. is there. The spherical silica particles have a spherical shape in which the shape of each fine particle is extremely close to a true sphere, and the silica particles conventionally known as a lubricant are ultrafine bulk particles of about 10 nm, or they are aggregated to give an O.D. This is remarkably different from those forming aggregates (aggregated particles) of about 5 μm.
[0036]
The average particle size of the spherical silica particles needs to be smaller than the film thickness. However, if the average particle size is larger than the film thickness, the film around the projections due to the spherical silica fine particles is cracked, and the film is stretched, heat fixed, etc. This is not preferable because breakage occurs frequently. Accordingly, the average particle size of the spherical silica fine particles is preferably 90% or less of the film thickness, and more preferably 80% or less of the film thickness.
[0037]
Further, the average particle diameter of the spherical silica fine particles is more preferably 0.1 μm or more and 1 μm or less, and particularly preferably 0.2 μm or more and 0.8 μm or less within a range not exceeding the thickness of the film. If the average particle size is less than 0.05 μm, the slipperiness of the film is insufficient, and workability in the processing step is lowered, which is not preferable. On the other hand, if the average particle size exceeds 1.5 μm, the film surface becomes too rough, which causes a decrease in dielectric breakdown voltage, an increase in insulation defects, and the like, which is not preferable. The particle size ratio (major axis / minor axis) of the spherical silica particles is preferably 1.0 or more and 1.2 or less, more preferably 1.0 or more and 1.15 or less, and particularly preferably 1.0 or more and 1.1 or less. It is.
[0038]
The spherical silica particles are not limited to the production method and others as long as the above-described conditions are satisfied. For example, spherical silica fine particles form hydrous silica [Si (OH)] monodisperse spheres from hydrolysis of ethyl orthosilicate [Si (OCH)], and the hydrous silica monodisperse spheres are dehydrated to form the following silica bonds: Can be produced by growing them three-dimensionally (The Chemical Society of Japan, '81, No. 9, P. 1503).
[0039]
[Chemical formula 2]
Figure 0004351341
[0040]
[Chemical 3]
Figure 0004351341
[0041]
In the present invention, the content of the spherical silica particles is preferably 0.01% by weight or more and 1% by weight or less, more preferably 0.02% by weight or more and 0.7% by weight or less with respect to PEN.
[0042]
The addition timing of the porous silica particles and the spherical silica particles to the PEN is preferably before the completion of the polymerization of the PEN, and is preferably added to the reaction system before the end of the transesterification reaction (preferably as a glycol slurry). . Alternatively, PEN containing individual porous silica particles and spherical silica particles can be produced, and these can be blended to obtain a predetermined content.
[0043]
In the biaxially oriented polyester film of the present invention, the number of coarse particles exceeding 40 μm present in the film is 10 / m.2The following is required. This number is 10 / m2Exceeding this is undesirable because it causes a decrease in productivity due to an increase in the frequency of breakage during film production and frequent occurrence of insulation defects in capacitors.
[0044]
In order to make the number of coarse particles in the above range, it is preferable to filter using a nonwoven fabric type filter having an average opening of 10 to 35 μm made of stainless steel fine wire having a wire diameter of 15 μm or less as a filter during film formation.
[0045]
    [AC volume resistivity]
  The biaxially oriented polyester film of the present invention has a value of AC volume resistivity at 300 ° C. of the molten film.2 × 10 8 Ωcm or more8 × 10 8 It needs to be Ωcm or less. The value of this AC volume resistivity is2 × 10 8 Less than Ωcm5 × 107If it is less than Ωcm, the insulation characteristics deteriorate at a relatively high temperature range of 70 ° C. or higher, the dielectric loss tangent increases, and the capacitor characteristics deteriorate. on the other hand,8 × 10 8 Greater than Ωcm1 × 109When it exceeds Ωcm, breakage during film formation frequently occurs, and productivity is significantly reduced.
[0046]
  The method of controlling this volume resistivity within the above range isTheExamples thereof include a method in which a sulfonic acid quaternary phosphonium salt having an ester-forming functional group is contained in the remer. The content of the sulfonic acid quaternary phosphonium salt is 0.1 mmol% or more with respect to the total acid components constituting the polymer.2mmo 1% or lessTheFurthermore, the sulfonic acid quaternary phosphonium salt having an ester-forming functional group is more preferably a compound represented by the following formula.
[0047]
[Formula 4]
Figure 0004351341
(Here, A is an n + divalent aliphatic group having 2 to 18 carbon atoms or an aromatic group, and X1And X2Are the same or different and are hydrogen atoms or ester-forming functional groups, n is 1 or 2, and R1, R2, RThree, And RFourAre the same or different and are a C1-C18 alkyl group, a benzyl group, or a C6-C12 aryl group. However, X1And X2Are not simultaneously hydrogen. )
[0048]
Preferred examples of the sulfonic acid quaternary phosphonium salt include tetrabutylphosphonium salt of 3,5-dicarboxybenzenesulfonic acid, ethyltributylphosphonium salt of 3,5-dicarboxybenzenesulfonic acid, and 3,5-dicarboxybenzenesulfone. Acid benzyltributylphosphonium salt, 3,5-dicarboxybenzenesulfonic acid phenyltributylphosphonium salt, 3,5-dicarboxybenzenesulfonic acid tetraphenylphosphonium salt, 3,5-dicarboxybenzenesulfonic acid ethyltriphenylphosphonium salt, 3 , 5-Dicarboxybenzenesulfonic acid butyltriphenylphosphonium salt, 3,5-dicarboxybenzenesulfonic acid benzyltriphenylphosphonium salt, 3,5-dicarbomethoxybenzenesulfonic acid Trabutylphosphonium salt, 3,5-dicarbomethoxybenzenesulfonic acid ethyl tributylphosphonium salt, 3,5-dicarbomethoxybenzenesulfonic acid benzyltributylphosphonium salt, 3,5-dicarbomethoxybenzenesulfonic acid phenyltributylphosphonium salt, 3,5-dicarbomethoxybenzenesulfonic acid tetraphenylphosphonium salt, 3,5-dicarbomethoxybenzenesulfonic acid ethyltriphenylphosphonium salt, 3,5-dicarbomethoxybenzenesulfonic acid butyltriphenylphosphonium salt, 3,5 -Dicarbomethoxybenzenesulfonic acid benzyltriphenylphosphonium salt, 3-carboxybenzenesulfonic acid tetrabutylphosphonium salt, 3-carboxybenzenesulfonic acid tetraphenylphosphine Nium salt, 3-carbomethoxybenzenesulfonic acid tetrabutylphosphonium salt, 3-carbomethoxybenzenesulfonic acid tetraphenylphosphonium salt, 3,5-di (β-hydroxyethoxycarbonyl) benzenesulfonic acid tetrabutylphosphonium salt, 3,5 -Di (β-hydroxyethoxycarbonyl) benzenesulfonic acid tetraphenylphosphonium salt, 3- (β-hydroxyethoxycarbonyl) benzenesulfonic acid tetrabutylphosphonium salt, 3- (β-hydroxyethoxycarbonyl) benzenesulfonic acid tetraphenylphosphonium salt 4-hydroxyethoxybenzenesulfonic acid tetrabutylphosphonium salt, bisphenol A-3,3′-di (sulfonic acid tetrabutylphosphonium salt), 2,6-dicarboxynaphthalene 4-sulfonic acid tetrabutylphosphonium salt, alpha-tetrabutylphosphonium sulfosuccinate and the like. The sulfonic acid quaternary phosphonium salts may be used alone or in combination of two or more.
[0049]
The sulfonic acid quaternary phosphonium salt is generally easily produced by a reaction known per se between a corresponding sulfonic acid and a phosphine, or a reaction known per se between a corresponding sulfonic acid metal salt and a quaternary phosphonium halide. can do.
[0050]
  Polyethylene-2,6-naphthalate in the present invention is a sulfonic acid quaternary phosphonium salt as described above, 0.1 mmol% or more based on the total acid component of the polyester.2mmol% or lessContainsAnd more than 0.2mmol%2It is preferable to contain in less than mmol%. When this amount is less than 0.1 mmol%, the value of the AC volume resistivity at 300 ° C. is 109Cannot be less than Ωcm. On the other hand, the content isMore than 2mmol%If it exceeds 10 mmol%, the insulation characteristics may be lowered and the dielectric loss tangent may be increased in a high temperature range (70 ° C. or higher), which is not preferable.
[0051]
In the present invention, any known method can be used as a method for incorporating a sulfonic acid quaternary phosphonium salt into polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate. For example, a method in which the above compound is added and copolymerized at the time of polymerization of polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate, a method in which the compound is added to a polymer before film formation, and a polymer composition containing a high concentration of the compound (master Chip) and a method of mixing a predetermined amount before melting the polymer. In any method, when a predetermined amount of the sulfonic acid quaternary phosphonium salt is finally contained in the polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate film, the effect is exhibited.
[0052]
[Surface roughness]
The biaxially oriented polyester film of the present invention requires that the center line average surface roughness (Ra) of the film surface is 40 nm or more and 90 nm or less. When the roughness (Ra) is less than 40 nm, the workability during film production and the capacitor manufacturing process is poor, and stable production is particularly difficult with an extremely thin film. On the other hand, when the thickness exceeds 90 nm, the space factor of the capacitor element is large, and noise and element deterioration due to corona discharge may occur depending on the capacity shortage and application.
[0053]
Moreover, 10-point average roughness (Rz) of the film surface needs to be 1000 nm or more and 1800 nm or less. When the roughness (Rz) is less than 1000 nm, the slipping property and air release property of the film are poor, and it is difficult to wind the film on a roll during the production of an extremely thin product. On the other hand, if it exceeds 1800 nm, the frequency of fracture increases during production of ultra-thin products, and the productivity is significantly reduced.
[0054]
[Heat shrinkage]
The biaxially oriented polyester film of the present invention has a heat shrinkage ratio of 0.9% or more and 3.0% or less in the machine direction (MD) after treatment at 200 ° C. for 10 minutes, and further 1.0% or more and 2.8. % Or less, 2.0 to 5.0% in the transverse direction (TD), and preferably 2.2 to 4.8%. If the film has a too high thermal shrinkage rate, the film shrinks in the vapor deposition step, and wrinkles may occur, which may not allow the metallicon treatment to the element end face, which is not preferable. On the other hand, if the thermal contraction rate is too low, heat loss may occur in the vapor deposition step, which is not preferable.
[0055]
[Film thickness]
The biaxially oriented polyester film of the present invention preferably has a thickness of 0.5 μm to 20 μm, and more preferably 0.5 μm to 16 μm. When the thickness is less than 0.5 μm, the film forming productivity is low, and the workability in manufacturing the capacitor is poor. On the other hand, if it exceeds 20 μm, it is difficult to reduce the size of the capacitor.
[0056]
A film having a thickness of 0.5 μm or more and 7 μm or less is mainly used for electronic circuits, and the effect of the film of the present invention is most exhibited. A film having a thickness of 7 μm or more and 20 μm or less is mainly used for a high voltage or AC power supply circuit. A film having a thickness exceeding 20 μm is also used as a dielectric, but is mainly used for the exterior (upper winding) of a capacitor.
[0057]
[Film density]
The biaxially oriented polyester film of the present invention has a density of 1.338 g / cm.Three1.361 g / cmThreeThe following is preferable. More preferably 1.340 g / cmThree1.358 g / cmThreeBelow, particularly preferably 1.343 g / cmThree1.356 g / cmThreeIt is as follows. Film density is 1.338 g / cmThreeIf it is less than the range, it will cause variation in capacitor performance and decrease in processing yield, which is not preferable. Meanwhile, 1.361 g / cmThreeIf it exceeds 1, the crystallinity of the film becomes too high and the toughness of the film is lost. Therefore, the frequency of breakage increases at the time of film conveyance, particularly in the process involving slitting.
[0058]
[Other characteristics]
The biaxially oriented polyester film of the present invention preferably has a space factor of 10 to 33%. The space factor is 100 cm of sample film.2Weight w (g) and density d (g / cmThree) To determine the thickness by weight method t1(Μm) Ten sample films of 10 cm square are stacked, and the thickness of one sample film obtained using a micrometer is t.2(Μm) is a value calculated from the following formula.
[0059]
[Expression 1]
Space factor F (%) = 100−t1/ T2× 100
[0060]
If the space factor is less than 10%, the slipperiness and workability (handleability) of the film are insufficient. On the other hand, if the space factor exceeds 33%, the capacitor capacity per volume is low and it is not suitable for reducing the size and capacity of the capacitor. This is not preferable.
[0061]
Furthermore, from the viewpoint of being an electrically insulating material, the dielectric breakdown voltage (BDV) is preferably 200 V / μm or more (measured according to the method shown in JIS C 2318, and an average value of n = 100).
[0062]
In addition, the biaxially oriented polyester film of the present invention is a pinhole, that is, the film is closely attached to the thermal paper, and a magic ink solution diluted 10 times with reagent-grade ethanol is dropped on the sample film and spread over the whole with an air brush. The number of pinholes observed after being transferred to the thermal paper side is 0.1 / cm2The following is preferable.
[0063]
  Furthermore, the biaxially oriented polyester film of the present invention has a CR value measured at 100 ° C. and 1 kHz of 800ΩF.Greater than 920ΩFThe above is preferable. The CR value at 100 ° C and 1 kHz isLess than 920ΩFIf it is less than 800ΩF, the insulation resistance of the film is insufficient, and it may be unsuitable as an electrical insulating material.
[0064]
[Film forming method]
The biaxially oriented polyester film of the present invention is preferably stretched in a biaxial direction (for example, longitudinal and lateral directions) at a stretching ratio of 2.5 to 5.0 times. The biaxial stretching ratios may or may not be equal. The film may be a single film or a laminated film.
[0065]
The biaxially oriented polyester film of the present invention is not limited by the production method, but is preferably produced by the following method.
[0066]
After filtering a predetermined inert fine particle, preferably polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate containing a sulfonic acid quaternary phosphonium salt having a predetermined amount of an ester-forming functional group with a predetermined filter, for example Extrusion temperature, that is, melt extrusion at a temperature not lower than the melting point (hereinafter referred to as Tm) and not higher than (Tm + 70 ° C.), and the extruded film-like melt is subjected to pinning wire (stainless steel wire (0.05 to 0.60 mmφ, applied voltage: direct current) 0.5 to 15 kV) is brought into close contact with the surface of the rotary cooling drum and rapidly cooled to obtain an unstretched film having an intrinsic viscosity of 0.40 to 0.90 dl / g. More preferably, the film is stretched at a stretching ratio of 2.5 to 5.0 times in the machine direction at a temperature of 130 to 160 ° C., and then 1 in the transverse direction. The film is stretched at a stretching ratio of 2.5 to 5.0 times at a temperature of 0 to 150 ° C., and then the obtained biaxially stretched film is heat-set at a temperature of 210 to 240 ° C. for 0.3 to 20 seconds. Thereafter, if it is necessary to reduce the thermal shrinkage rate, a thermal relaxation treatment is performed in the longitudinal and / or lateral direction within a range of relaxation rate of 0.3 to 15%. The method may be used.
[0067]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In addition, each characteristic value in an Example was measured and evaluated by the following method.
[0068]
1. Average particle size of fine particles
(1-1) Average particle diameter of powder
It measured using the Shimadzu Corporation CP50 type centrifugul particle size analyzer (Centrifugal Particle Size Analyzer). The particle size corresponding to 50 mass percent is read from the cumulative curve of the particles of each particle size calculated based on the obtained centrifugal sedimentation curve and the abundance thereof, and this value is taken as the average particle size. (See “Particle Size Measurement Technology”, published by Nikkan Kogyo Shimbun, 1975, p. 242-247)
[0069]
(1-2) Particle size and particle size ratio of fine particles in the film
A sample film piece is fixed to a sample stage for a scanning electron microscope, and 0.25 kV under a vacuum of 0.13 Pa on the film surface using a sputtering apparatus (JIS-1100 type ion sputtering apparatus) manufactured by JEOL Ltd. Ion etching treatment is performed for 10 minutes under the condition of 1.25 mA. Furthermore, gold sputtering was performed with the same apparatus, and observation was performed at 10,000 to 30,000 times using a scanning electron microscope, and a major diameter (Dli) and a short diameter of at least 100 particles were measured with a Luzex 500 manufactured by Japan Regulator Co., Ltd. The diameter (Dsi) and the area equivalent particle diameter (Di) are obtained. The number average value of the area equivalent particle diameter (Di) represented by the following formula is defined as the average particle diameter (D).
[0070]
[Expression 2]
Figure 0004351341
[0071]
The average value of the major axis is Dl, the average value of the minor axis is Ds, and the particle size ratio is calculated as Dl / Ds.
[0072]
(1-3) Coarse particles
Using a universal projector, the film surface is magnified 50 times with transmitted illumination, and the measurement area is 1 m.2And the number of particles having a maximum diameter exceeding 40 μm is counted among the particles present in the film.
[0073]
2. AC volume resistivity
Measurement is performed using the apparatus shown in FIG. The film is overlaid so that the measurement sample has a thickness of about 150 μm. An upper electrode 3 having a diameter of 5.6 cm and a thickness of 0.2 cm capable of holding a parallel gap of 150 μm is disposed on the upper surface of the cylindrical lower electrode 2 having a diameter of 20 cm, and the measurement sample 1 is in close contact with the electrode in the meantime. Insert.
[0074]
The lower electrode 2 incorporates a heating device 4 and a temperature detection end 5, the variation in the surface temperature measurement surface of the lower electrode 2 is within 1 ° C., and the temperature difference from the detection end portion is 2 ° C. at a heating rate of 8 ° C./min. Configure to be within. The detected temperature is measured with a reading thermometer 7. The entire electrode is placed in the heat insulating box 11.The temperature regulator is adjusted by adjusting the voltage regulator 6.
[0075]
The power supply 8 applies the generated voltage between the two electrodes through the standard resistor 9, and the power supply is a power supply that generates 100 V and 50 Hz. Current flowing in this circuitIsVoltage generated across standard resistor 9WithinReading with an electron meter 10 with a partial impedance of 100 MΩ or moreAsk by.
[0076]
In the present invention, the measurement of the AC volume resistivity at the time of melting of the film is carried out by the above-mentioned apparatus using the temperature rise rate of the lower electrode.Degree 8 ℃/ Min, at a measurement temperature of 300 ° C., and the AC volume resistivity Z is obtained from the applied voltage E, current I, electrode area S, and electrode interval d by the following equation.
[0077]
[Equation 3]
Z = (E / I) × (S / d)
[0078]
3. Surface roughness
(3-1) Centerline surface roughness (Ra)
Measurement length (Lx) 1 mm, sampling pitch 2 μm, cut-off using a non-contact type three-dimensional roughness meter (Kosaka Laboratories, ET-30HK) with a semiconductor laser with a wavelength of 780 nm and an optical stylus with a beam diameter of 1.6 μm The protrusion profile on the film surface is measured under the conditions of 0.25 mm, thickness direction enlargement magnification of 10,000 times, lateral direction enlargement magnification of 200 times, and the number of scanning lines of 100 (thus, the measurement length Ly in the Y direction is 0.2 mm). . When the roughness curved surface is represented by Z = F (x, y), a value (Ra, unit nm) obtained by the following formula is defined as the surface roughness of the film.
[0079]
[Expression 4]
Figure 0004351341
[0080]
(3-2) 10-point average roughness (Rz)
Take 5 points from the higher peak (HP) and 5 points from the lower valley (Hv), and let Rz be the average roughness.
[0081]
[Equation 5]
Figure 0004351341
[0082]
4). Heat shrinkage
Marks are placed on the sample film at intervals of 30 cm, and the following formula is obtained from the change in the sample length after heat treatment (200 ° C., 10 minutes) for a certain period of time in a heating oven in a tension-free state.
[0083]
[Formula 6]
Thermal contraction rate (%) = (length before heat treatment−length after heat treatment) / length before heat treatment × 100
[0084]
5). Film thickness
The width of the sample film is W (cm), the length is l (cm), the weight is G (g), and the density is d (g / cmThree), The film thickness t (μm) is calculated by the following formula.
[0085]
[Expression 7]
t = G / (W × l × d) × 10000
[0086]
6). Film density
This is a value measured by a floatation method at 25 ° C. in a density gradient tube using a calcium nitrate aqueous solution as a solvent.
[0087]
7. Intrinsic viscosity (IV)
Measured at 25 ° C. using o-chlorophenol as solvent.
[0088]
8). Component amount of polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate (molar ratio of main component, molar ratio of copolymer component)
After dissolving the film sample in the measurement solvent (CDCl3: CF3COOD = 1: 1),1An H-NMR measurement is performed, and calculation is performed with the integration ratio of each obtained signal.
[0089]
9. CR value
In accordance with the method shown in JIS C 2318, two sets of film samples slitted to a width of 12 mm and an aluminum foil having a thickness of 7 μm and a width of 14 mm are superposed while maintaining 2.5 mm as a margin width on one side are prepared. , The effective area is 10000mm by placing each margin at the both ends of the sample2A winding sample is prepared so that The sample is pressed at a pressure of 2 MPa at a temperature of 120 ° C. for 5 minutes. This sample was kept at 100 ° C. by a thermo-keeper (THK-21-1) manufactured by Kato Co., Ltd., and both ends of the sample were connected to an LCR meter (AG-4301) manufactured by Ando Electric Co., Ltd. The value (Ω) is measured, and then the capacitance (nF) at 1 kHz is measured. The CR value is calculated by the following formula from the obtained insulation resistance value and capacitance.
[0090]
[Equation 8]
CR value = insulation resistance value × capacitance
[0091]
10. Film formability
The film formability is evaluated according to the following criteria.
Rank A: Breakage does not occur and extremely stable film formation is possible. Productivity is extremely good.
Rank B: Breakage hardly occurs and stable film formation is possible. Productivity is good.
Rank C: Breaking sometimes occurs, and film formation is unstable. Productivity is poor.
Rank D: Breaking frequently occurs and film formation is extremely unstable. Productivity is extremely poor.
Ranks A and B are accepted.
[0092]
11. Rolled film roll
The wound form after winding a film having a width of 550 mm and a length of 10,000 m on a roll is observed with the naked eye at the time of slitting and after vapor deposition in the film forming process, and evaluated according to the following criteria.
A: There is no surface wrinkle or winding deviation at the time of slitting and after vapor deposition, and the winding shape is good.
○: Slight wrinkles were observed after slitting, but there were no wrinkles after vapor deposition and there was no practical problem.
X: Wrinkles and / or winding deviations on the surface after deposition were confirmed, and the winding shape was poor
[0093]
    [Examples 1 to4 and Comparative Example 6]
  100 parts of dimethyl 2,6-naphthalenedicarboxylate (Example)3Then, 5 mol% of the total acid component is replaced with dimethyl isophthalate) and 0.03 part of manganese acetate tetrahydrate is added to a mixture of 60 parts of ethylene glycol, and the temperature is gradually raised from 150 ° C to 240 ° C. The ester exchange reaction was carried out while warming. When the reaction temperature reached 170 ° C. during the process, 0.024 part of antimony trioxide was added, and porous silica particles and spherical silica particles having the particle diameters shown in Table 1 were added in the amounts shown in Table 1, and then When the temperature reached 220 ° C., 0.042 part of 3,5-dicarboxybenzenesulfonic acid tetrabutylphosphonium salt (corresponding to 2 mmol%) was added. Subsequently, a transesterification reaction was performed, and 0.023 part of trimethyl phosphate was added after the transesterification reaction. Thereafter, the reaction product was transferred to a polymerization reactor, heated to 290 ° C., subjected to a polycondensation reaction under a high vacuum of 30 Pa or less, and an intrinsic viscosity measured with an o-chlorophenol solution at 25 ° C. was 0.61 dl / Polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate (polymer) as g was obtained.
[0094]
The polymer was dried at 170 ° C. for 6 hours, then fed to an extruder, melted at a melting temperature of 310 ° C., extruded through a slit die, and a pinning wire (SUS wire (0 0.1 mmφ) and applied voltage: direct current 3 kV) to solidify and obtain an unstretched film.
[0095]
The unstretched film thus obtained was stretched 3.6 times in the longitudinal direction at 140 ° C., then stretched 3.9 times in the transverse direction at 140 ° C., and further heat-set at 230 ° C. for 5 seconds. A biaxially oriented (copolymerized) polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate film with the indicated thickness was obtained. Table 1 shows the composition and characteristics of the films of Examples 1 to 5 and the contents of the additives.
In addition, the space factor of these films is 16 to 21%, and there is no problem.
[0096]
[Comparative Example 1]
A biaxially oriented polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate film having a thickness of 2.5 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that it did not contain a quaternary phosphonium salt. The properties of this film are shown in Table 1. Although the physical properties of the film were good, the film forming property was unsatisfactory.
[0097]
[Comparative Example 2]
A biaxially oriented polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate film having a thickness of 2.5 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that 50 mmol% of the quaternary phosphonium salt was added. The properties of this film are shown in Table 1. The film-forming property was good, but the AC volume resistivity was low, and the insulating properties of the capacitor were unsatisfactory.
[0098]
[Comparative Example 3]
A biaxially oriented polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate film having a thickness of 2.5 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that porous silica fine particles having a large average particle diameter were used. The properties of this film are shown in Table 1. There were many cuts during film formation. The space factor was 36%, which was excessive.
[0099]
[Comparative Example 4]
A biaxially oriented polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate film having a thickness of 2.5 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that spherical silica particles were not used and only porous silica fine particles having a small average particle diameter were added. It was. The properties of this film are shown in Table 1. Although the physical properties of the film were good, the rolled shape was very poor and the product was rejected.
[0100]
[Comparative Example 5]
A biaxially oriented copolymer polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate film having a thickness of 2.5 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that 20 mol% of isophthalic acid was copolymerized. The properties of this film are shown in Table 1. Productivity was poor and there was a problem with the insulation characteristics of the capacitor.
[0101]
[Table 1]
Figure 0004351341
[0102]
【The invention's effect】
The biaxially oriented polyester film of the present invention has the following excellent characteristics and is suitably used as a capacitor film.
(1) Productivity at the time of film formation is excellent, and is particularly effective for forming an ultrathin film.
(2) The film surface is moderately roughened, the film has good sliding properties, and is excellent in workability during film formation and processing.
(3) Heat resistance and insulation properties of polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate are utilized, insulation resistance is high, and CR characteristics are excellent.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus for measuring AC volume resistivity.
[Explanation of symbols]
1: Measurement sample
2: Lower electrode
3: Upper electrode
4: Heating device
5: Temperature detection end
6:Voltage regulator
7: Reading thermometer
8: Power supply
9: Standard resistance
10: Electron meter
11: Thermal insulation box

Claims (5)

二軸配向フィルムを構成するポリマー成分がポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートからなり、ポリマーの全酸成分に対して、エステル形成性官能基を有するスルホン酸4級ホスホニウム塩を0.1mmol%以上2mmo1%以下含有し、該フィルムの中心線平均表面粗さ(Ra)が40nm以上90nm以下で、10点平均粗さ(Rz)が1000nm以上1800nm以下であり、該フィルム中に存在する40μmを超える粗大粒子の個数が10個/m2以下であり、かつ該フィルムの溶融時(300℃)の交流体積抵抗率の値が2×10 8 Ωcm以上8×10 8 Ωcm以下であることを特徴とするコンデンサ用二軸配向ポリエステルフィルム。The polymer component constituting the biaxially oriented film is made of polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate, and 0.1 mmol% of sulfonic acid quaternary phosphonium salt having an ester-forming functional group with respect to the total acid component of the polymer. The film has a center line average surface roughness (Ra) of 40 nm or more and 90 nm or less, a 10-point average roughness (Rz) of 1000 nm or more and 1800 nm or less, and 40 μm existing in the film. The number of coarse particles exceeding 10 particles / m 2 or less, and the value of the AC volume resistivity when the film is melted (300 ° C.) is 2 × 10 8 Ωcm or more and 8 × 10 8 Ωcm or less. A biaxially oriented polyester film for capacitors. フイルムの200℃で10分間処理した後の縦方向(MD)の熱収縮率が0.9%以上3.0%以下、横方向(TD)の熱収縮率が2.0%以上5.0%以下である請求項1に記載のコンデンサ用二軸配向ポリエステルフィルム。After the film is treated at 200 ° C. for 10 minutes, the longitudinal direction (MD) thermal contraction rate is 0.9% to 3.0%, and the lateral direction (TD) thermal contraction rate is 2.0% to 5.0%. The biaxially oriented polyester film for capacitors according to claim 1, which is not more than%. フイルムの厚みが0.5μm以上20μm以下で、密度が1.338g/cm3以上1.361g/cm3以下であり、かつフィルムを構成するポリマーの固有粘度が0.40dl/g以上0.90dl/g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配向ポリエステルフィルム。The film thickness is 0.5 μm or more and 20 μm or less, the density is 1.338 g / cm 3 or more and 1.361 g / cm 3 or less, and the intrinsic viscosity of the polymer constituting the film is 0.40 dl / g or more and 0.90 dl. The biaxially oriented polyester film for a capacitor according to claim 1 or 2 , which is / g or less. フィルムが、平均粒径が0.5μm以上5μm以下の多孔質シリカ粒子(A)を0.05重量%以上2重量%以下含有し、同時に平均粒径が0.05μm以上1.5μm以下でかつフィルム厚み未満である球状シリカ粒子(B)を0.01重量%以上1重量%以下含有する請求項1〜のいずれか1項に記載のコンデンサ用二軸配向ポリエステルフィルム。The film contains 0.05% by weight or more and 2% by weight or less of porous silica particles (A) having an average particle size of 0.5 μm or more and 5 μm or less, and at the same time the average particle size is 0.05 μm or more and 1.5 μm or less, and The biaxially oriented polyester film for a capacitor according to any one of claims 1 to 3 , comprising spherical silica particles (B) having a thickness less than the film thickness of 0.01 wt% or more and 1 wt% or less. フィルムを構成するポリマーに含有させるエステル形成性官能基を有するスルホン酸4級ホスホニウム塩が下記式
Figure 0004351341
(ここで、Aはn+2価の炭素数2〜18の脂肪族基又は芳香族基であり、X1およびX2は、同一もしくは異なり、水素原子又はエステル形成性官能基であり、nは1又は2であり、そして、R1、R2、R3、およびR4は、同一もしくは異なり、炭素数1〜18のアルキル基、ベンジル基又は炭素数6〜12のアリール基である。但し、X1およびX2が同時に水素であることはない。)
で表わされる化合物である請求項1〜のいずれか1項に記載のコンデンサ用二軸配向ポリエステルフィルム。
The sulfonic acid quaternary phosphonium salt having an ester-forming functional group contained in the polymer constituting the film has the following formula:
Figure 0004351341
(Wherein A is an n + divalent aliphatic group having 2 to 18 carbon atoms or an aromatic group, X 1 and X 2 are the same or different and are a hydrogen atom or an ester-forming functional group, and n is 1 or 2, and, R 1, R 2, R 3, and R 4 are the same or different, is an alkyl group, a benzyl group or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms having 1 to 18 carbon atoms. However, X 1 and X 2 are not hydrogen at the same time.)
The biaxially oriented polyester film for capacitors according to any one of claims 1 to 4 , which is a compound represented by the formula:
JP36269999A 1999-12-21 1999-12-21 Biaxially oriented polyester film for capacitors Expired - Fee Related JP4351341B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP36269999A JP4351341B2 (en) 1999-12-21 1999-12-21 Biaxially oriented polyester film for capacitors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP36269999A JP4351341B2 (en) 1999-12-21 1999-12-21 Biaxially oriented polyester film for capacitors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001176749A JP2001176749A (en) 2001-06-29
JP4351341B2 true JP4351341B2 (en) 2009-10-28

Family

ID=18477526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP36269999A Expired - Fee Related JP4351341B2 (en) 1999-12-21 1999-12-21 Biaxially oriented polyester film for capacitors

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4351341B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001176749A (en) 2001-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100808996B1 (en) Polyester film for capacitors
JP2005229104A (en) Biaxial orientation polyester film for capacitor, metallized polyester film, and film capacitor
US6432509B1 (en) Composite film for capacitor, method for manufacturing the same, and base film therefor
JP3693457B2 (en) Film for condenser
JP4351341B2 (en) Biaxially oriented polyester film for capacitors
KR0147690B1 (en) A composite polyester film
JP4351345B2 (en) Biaxially oriented polyester film for capacitors
JP4086598B2 (en) Polyester film for capacitors
JP3847551B2 (en) Polyester film for capacitors
JP5069434B2 (en) Polyester composition and method for producing the same
JP3847550B2 (en) Polyester film for capacitors
JP4101390B2 (en) Capacitor film
JP4387245B2 (en) Biaxially oriented polyethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate film for electrical insulation
JP3693456B2 (en) Film for condenser
JP3847552B2 (en) Polyester film for capacitors
JP2001250737A (en) Composite film for capacitor, its manufacturing method, film capacitor, and base film therefor
JPH0570295B2 (en)
JPH1192637A (en) Polyester composition and film therefrom
JP2001089582A (en) Polyester film for condenser
JP3693455B2 (en) Film for condenser
JP2000315620A (en) Polyester film for capacitor and film capacitor
JP2701540B2 (en) Composite polyester film
JP2001076961A (en) Biaxially orientated polyester film for capacitor
JPH01117309A (en) Capacitor
JP2000348969A (en) Polyester film

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051017

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080530

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080708

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080904

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090630

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090724

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120731

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120731

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130731

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140731

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees