JP4940986B2 - 二軸配向ポリプロピレンフィルム - Google Patents
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Description
このような突起をフイルム表面に形成する方法としては、ポリプロピレンに相溶しない樹脂や無機及び/または有機粒子等を添加する方法があるが、電気的な不純物を添加せず絶縁破壊電圧等の電気特性を悪化する可能性が低い結晶変態により目的とする突起を得ることが可能である。ここで結晶変態により得られる表面形態について説明する。結晶変態による面形成法とは非特許文献(M.Fujiyama, Journal of Applied Polymer Science 36, P.985-1948(1988)等に記載のポリプロピレンが有する2つの結晶系を利用して表面形成を行うものであり、α晶(単斜晶系、結晶密度0.936g/cm2)系の球晶とβ晶(六方晶系、結晶密度0.922g/cm2)系の球晶を未延伸シートに生成させておき、延伸工程で、熱的に不安定なβ晶をα晶に結晶変態させることで、フイルム表面に凹凸を形成するものである。本手法により得られる表面凹凸の基本単位は球晶の変形に起因するものであることから該形状は円弧状に形成されたクレータ形状(クレータ状凹凸)を有する。当該結晶変態により得られる典型的な表面形状を図3に示すが、楕円状に形成されたクレータ形状が多数存在することが確認できる。本表面を3次元の表面粗さチャートとして表現したものが図4であり、フイルム表面から突起した部分は円弧状に連なることでクレータ形状を有することが確認できる。更に、本技術によればβ晶系球晶が存在しないところでは凹凸が形成されず比較的平坦になることが特徴である。該円弧状突起は2軸延伸する際の縦横の延伸倍率比に対応し変化するものであり、縦横比が1、すなわち等方的な延伸ではほぼ円状となり、縦横比が大きくなるに従い扁平化する。通常逐次2軸延伸法で得られる形状はフイルムの横方向(フイルムロールの幅方向)に長軸を有する。また、球晶のでき方によっては、形状の異なるクレータが複数重畳した形状を示すこともあり、また円弧が環状に閉じられること無く弓状乃至は半弧状の形状を呈することもある。また、該クレータ状凹凸の幅を突起高さの半値幅で代表させた場合、およそ1〜5μm程度である。
JIS C−2330(2001)の7.4.1.1によりマイクロメータ法厚さを測定した。
(2)グロス(光沢度)
JIS K−7105(1981)に準じ、スガ試験機株式会社製 デジタル変角光沢計UGV−5Dを用いて入射角60°受光角60°の条件で測定した5点のデータの平均値を光沢度とする。
(3)極限粘度([η])
試料0.1mgを135℃のテトラリン100mlに溶解させ、この溶液を135℃の恒温槽中で粘度計を用いて測定し、比粘度Sにより次式にしたがって極限粘度[η]をもとめた(単位:dl/g)。
(4)溶融流動指数(MFR)
JIS−K7210(1999)に準じて、測定温度230℃、荷重21.18Nで測定した。
(5)溶融張力(MS)
JIS−K7210(1999)に示されるMFR測定用の装置に準じて測定した。東洋精機製メルトテンションテスターを用いて、ポリプロピレンを230℃に加熱し、溶融ポリプロピレンを押出速度15mm/分で吐出しストランドとし、このストランドをを6.5m/分の速度で引き取る際の張力を測定し、溶融張力とした。
(6)表面形状の観察、クレータサイズ
クレータサイズ測定は、フィルム表面にアルミ蒸着膜を形成し微分干渉顕微鏡(NIKON製OPTIPHOT)で実施する。
(7)融点、溶融結晶化温度(℃)
セイコー社製RDC220示差走査熱量計を用いて、下記以下の条件で測定を行った。
検体5mgを測定用のアルミパンに封入する。尚、フィルムに金属蒸着等が施されている場合は適宜除去する。
以下の(a)→(b)→(c)のステップでフィルムを溶融・再結晶・再溶融させる。樹脂の融点は2nd Runで観測される融解ピークの内で最も高い融解ピーク温度を融点とした。n=3の平均値を求めた。
(b)Tmc 280℃で5分保持後に20℃/分で 30℃まで冷却
(c)2nd Run 30℃→280℃(昇温速度20℃/分)
(8)メソペンタッド分率(mmmm)
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)を求める(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=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様にピーク分割を行い、更にソフトの自動フィッテイングを行い、ピーク分割の最適化を行った上で、mmmmとss(mmmmのスピニングサイドバンドピーク)のピーク分率の合計をメソペンタッド分率(mmmm)とする。
尚、測定はn=5で行い、その平均値を求める。
(a)mrrm
(b)(c)rrrm(2つのピークとして分割)
(d)rrrr
(e)mrmm+rmrr
(f)mmrr
(g)mmmr
(h)ss(mmmmのスピニングサイドバンドピーク)
(i)mmmm
(j)rmmr
(9)数平均分子量と重量平均分子量の比(Mw/Mn)
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて単分散ポリスチレン基準により求めた。
装置: ゲル浸透クロマトグラフ GPC−150C (Waters)
検出器:示差屈折率検出器 RI 感度 32×、20% (Waters)
カラム:Shodex HT−806M(2)(昭和電工)
溶媒: 1,2,4−トリクロロベンゼン(BHT 0.1w/v%添加)(Ardrich)
流速: 1.0ml/min
温度: 135℃
試料: 溶解条件 165±5℃×10分(攪拌)
濃度 0.20w/v%
濾過 メンブレンフィルター孔径0.45μm(昭和電工)
注入量:200μl
分子量校正:単分散ポリスチレン(東ソー)を検体と同一条件で測定して得られた分子量と保持時間との関係を用い、ポリプロピレンの分子量とした。ポリスチレン基準の相対値である
データ処理:(株)東レリサーチセンター製GPCデータ処理システムによった。
(10)冷キシレン可溶部(CXS)
ポリプロピレンフイルム試料0.5gを沸騰キシレン100mlに溶解して放冷後、20℃の恒温水槽で1時間再結晶化させた後にろ過液に溶解しているポリプロピレン系成分を液体クロマトグラフ法にて定量する(X(g))。試料0.5gの精量値(X0(g))を用いて以下の式で求める。
(11)中心線平均粗さ(Ra)、十点平均粗さ(Rz)及び(Rz/Ra)
JIS B-0601(1982)により、株式会社小坂研究所製「非接触三次元微細形状測定器(ET-30HK)」及び「三次元粗さ分析装置(MODEL SPA-11)」を用いて測定した。測定は長手方向に6回繰り返し、その平均値として中心線平均粗さ(Ra),十点平均粗さ(Rz)を求め、更にその比(Ra/Ra)を求めた。1回の測定の詳細条件は次の通り。
横倍率:200倍
縦倍率:20,000倍
カットオフ:0.25mm
幅方向送り速度:0.1mm/秒
長さ方向送りピッチ:10μm
長さ方向送り数:25回
測定方向:フィルムの幅方向
(12)絶縁破壊電圧(V/μm)
JIS C2330(2001年版)7.4.11.2 B法(平板電極法)に準じて、平均値(Xav)と最小値(Xmin)を求め、測定したサンプルのフイルム厚み(μm)で除し、V/μmで表記した。
(13)蒸着コンデンサ特性の評価
後述する各実施例および比較例で得られたフィルムに、ULVAC製真空蒸着機でアルミニウムを膜抵抗が5Ω/sqで長手方向に垂直な方向にマージン部を設けた所謂T型マージンパターンを有する蒸着パターンを施し、幅50mmの蒸着リールを得た。
素子形状の変化は無く貫通状の破壊は観察されない :4
素子形状の変化は無くフィルム10層以内の貫通状破壊が観察される:3
素子形状に変化が認められるもしくは10層を超える貫通状破壊が観察される:2
素子が破壊する :1
ランク4は問題なく使用できるが、ランク3では条件次第で使用可能である。ランク2以下では実用上の問題を生じる。
Tmc:溶融結晶化温度
mmmm:メソペンタッド分率
CXS:冷キシレン可溶部
Mw/Mn:数平均分子量と重量平均分子量の比
実施例1〜5
表1のプライムポリマー(株)製ポリプロピレン樹脂(直鎖状PP:PP−A樹脂)にBasell社製高溶融張力PP(Profax PF−814、以下HMSという)を添加し、全樹脂中のHMS添加量が0.1重量%(実施例1),0.3重量%(実施例2)、0.5重量%(実施例3)、1.0重量%(実施例4)、1.5重量%(実施例5)となるように調整した。
実施例3と同一樹脂組成として、製膜条件の内、縦延伸の予熱、延伸温度をそれぞれ4℃アップし、139℃で予熱し、引き続き149℃で延伸した以外は同様にしてフイルムを得た。こうして得られたフイルムの冷却ドラム面側表面の微分干渉顕微鏡写真を図7、粗さチャートを図8に示すが、縦延伸温度をアップすることで基層のあれが強調され、表2に示す通り、Raがやや大きくなり、Rz/Raが小さめとなり粗さが均質化していることが確認された。
実施例1においてHMSを添加せずに樹脂PP−Aのみで同様にしてフィルムを得た。
実施例1〜2において、冷却ドラム温度を50℃とした以外は同様にして製膜を行った。放射温度計の測定では115〜135℃で保持できている時間は0.5秒以下となった。こうして得られたフィルムは梨地調の凹凸は観察されるもののクレータ状の凹凸は観察されなかった。シート状の耐電圧は著しく高い特性をしめしたものの保安性に劣り、コンデンサの実用特性に問題を生じた。
HMS添加量を3重量%として、実施例1と同様に製膜評価を行った。
ポリプロピレン樹脂としてPP−B、PP−Cを用いて、実施例2と同様にフィルムを得たがいずれも電気特性に優れたものであった。
実施例3の樹脂を用いて、樹脂温度265℃でT型スリットダイよりシート状に押出した。該溶融シートを88℃に保持された直径1mの冷却ドラム上で冷却固化した。115〜135℃の保持時間は放射温度計の測定の結果、1.1秒であった。
Claims (5)
- プロピレンを主体とするポリプロピレン樹脂からなるポリプロピレンフィルムであって、該ポリプロピレン樹脂が、直鎖状ポリプロピレンに、230℃で測定したときの溶融張力(MS)と溶融流動指数(MFR)が、log(MS)>−0.56log(MFR)+0.74なる関係式を満たす分岐鎖状ポリプロピレン(H)が0.1〜1.5重量%混合されたものであり、該フィルム表面の少なくとも一方の面が梨地調の凹凸からなる基層を有し、該表面の10点平均粗さ(Rz)が0.50〜1.50μm、表面光沢度が90〜135%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。
- 少なくとも一方のフイルム表面の中心線平均粗さ(Ra)と10点平均粗さ(Rz)との比(Rz/Ra)が16〜35であることを特徴とする請求項1に記載の二軸配向ポリプロピレンフイルム。
- 該二軸配向ポリプロピレンフィルムのフィルム厚みが1.5〜50μmであることを特徴とする請求項1または2に記載の該二軸配向ポリプロピレンフィルム。
- ポリプロピレンを含むポリプロピレン樹脂からなる二軸配向ポリプロピレンフィルムであって、該ポリプロピレン樹脂が、直鎖状ポリプロピレンに、230℃で測定したときの溶融張力(MS)と溶融流動指数(MFR)が、log(MS)>−0.56log(MFR)+0.74なる関係式を満たす分岐鎖状ポリプロピレン(H)が0.1〜1.5重量%混合されたものであり、該フィルム表面の少なくとも一方の面の10点平均粗さと中心線平均粗さとの比(Rz/Ra)が16〜35、該表面の10点平均粗さ(Rz)が0.50〜1.50μm、表面光沢度が90〜135%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。
- 該二軸配向ポリプロピレンフィルムのフィルム厚みが1.5〜50μmであることを特徴とする請求項4に記載の二軸配向ポリプロピレンフィルム。
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