JP4951156B2 - ポリエステルフィルム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気絶縁性に優れたポリエステルフィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエステルフィルムは、その優れた強度と絶縁抵抗などから絶縁性を必要とする各種電気部品に使用されてきた。例えば、フィルムコンデンサ用途、フレキシブルプリント配線基板用途、電線被覆用途などが挙げられる。
これらの用途で使用されるポリエステルフィルムは、高電圧が長時間印加されても絶縁性を保持することが求められており、特に絶縁性が低下する高温域における保持時間あるいは印加電圧の増加圧力がますます高まっている。
かかる要求に応えるべく、従来最も良く使用されてきたポリエチレンテレフタレートに代えて、ポリエチレンナフタレートなど新規素材が使用される例が増えてきており、一定の成果は上げてはいるが、尚も更なる絶縁特性の向上が求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであって、その解決課題は、優れた電気絶縁特性を有し、フィルムコンデンサ用途をはじめとする各種電気部品用途において好適なポリエステルフィルムを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討の結果、フィルム中の灰化残存物量を極限まで低減することによって絶縁特性を著しく向上させうることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００５】
すなわち、本発明の要旨は、重合主触媒が酸化チタン以外のチタン化合物であるポリエチレンナフタレートフィルムであって、当該フィルム中の灰化残存物量が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とするポリエチレンナフタレートフィルムに存する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明でいうポリエステルとは、ジカルボン酸成分とグリコール成分とが重縮合されたポリマーであって、ジカルボン酸の例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、あるいはアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、１，４−シクロヘキシルジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸が挙げられ、グリコールの例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、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が挙げられる。
【０００７】
本発明のフィルムは、灰化残存物量が１０００ｐｐｍ以下、好ましくは５００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１００ｐｐｍである。灰化残存物量が１０００ｐｐｍを超えると、電気絶縁性が低下するため好ましくない。
一般的にポリエステルフィルムに含まれるもののうち、灰化処理した際に残存する主な無機化合物成分として、ポリエステル重合に関わる成分と、滑り性付与のため形成される表面突起の核剤としての粒子成分とが挙げられる。前者として最も一般的なものは三酸化アンチモン／正リン酸／酢酸マグネシウム等々の混合系であり、通常４００〜６００ｐｐｍ以上含まれている。後者の例としては、無定形シリカ、球状シリカ、天然炭酸カルシウム、合成炭酸カルシウム、アルミナ、カオリン、タルク等々が挙げられ、一般的には３００ｐｐｍ以上含有される。
【０００８】
特にコンデンサ用等のように厚さが１０μｍに満たない薄番手においては、表面突起形成能が著しく低下するため、通常３０００ｐｐｍ以上の粒子が含有される。ところが、重合触媒系も滑剤粒子系もポリエステルが本来有する電気絶縁特性を損ねるという点では等しく負因子となっており、本発明のフィルムは両者および多目的で含有される他無機成分を含め、１０００ｐｐｍ以下としなければならない。
かかる灰化残存物量を実現するためには、前述の２要素の少なくとも一方の要素をほとんど無視できるようにすれば良い。
【０００９】
滑剤粒子の含有量を著しく低減するためには、使用するポリエステルに粒子を含有を極力低減させれば良い。ただし、単に無粒子系や極少粒子系としただけでは、滑り性が極端に低下するためフィルム製造時およびフィルム使用時におけるハンドリングに支障が出る。そこで、押出成形後延伸前の工程において、滑剤粒子を含有するコート層を設けることで、滑り性を付与する方法などの措置を取ることが必要となる。かかる手法に使用される滑剤粒子は成分としてはフィルム含有に使用されるものをそのまま使用することができ、サイズをコート層厚みに合わせ、その粒径を数十ｎｍレベルとした上で、厚さ数十ｎｍのコート層に数重量％含有されていれば十分である。
一方、重合触媒系の含有量を著しく低減するためには、重合主触媒を最も一般的なアンチモン化合物ではなくチタン化合物とする等の処方を取ることが好ましい。重合主触媒のチタン化合物の例としては、テトラブチルチタネート、テトラプロピルチタネート、等々が挙げられ、チタン元素量として数ｐｐｍあれば工業的に生産可能な重合時間内で十分にポリエステルの製造が可能である。
【００１０】
本発明のフィルムは、耐熱性の観点からガラス転移温度が１００℃以上、可能であれば１１０℃以上であることが推奨される。ガラス転移温度が１００℃以上であれば、室温よりも高い温度雰囲気下、特に湿潤かつ高温雰囲気下において優れた電気絶縁特性を発揮する。ガラス転移温度が１００℃であって、工業的にフィルム製造が可能な好ましいポリエステル素材の例としてエチレンナフタレート単位、すなわち２，６−ナフタレンジカルボン酸成分とエチレングリコール成分とが縮合したエステル単位を主たる成分とするポリエステルが挙げられる。とりわけエステル単位の９７モル％以上がエチレンナフタレートであるポリエチレンナフタレートが好適である。
本発明で得られるポリエステルフィルムには、発明の主旨を損ねない限りにおいて、各種表面処理を行うことができる。前述の滑り性付与のための易滑コート層の他に、要すれば紫外線吸収剤等々の耐候性コート層、遮光コート層等を設けてもよい。また、染料などの有機化合物をフィルム中に含有させてもよい。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさら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、以下の諸例において、「部」とあるのは重量部の意味である。
【００１２】
（１）灰化残存物量［ｐｐｍ］
試料フィルムを秤量した上で硫酸を適当量含ませた上で、白金坩堝内に入れガスバーナーで灰化処理を行った。得られた灰化残存物を秤量し、元の試料フィルムに対する比率を求め灰化残存物量とした。
【００１３】
（２）ガラス転移温度［℃］
試料フィルムを窒素雰囲気下溶融した後液体窒素に浸漬し急冷固化したガラス固体を調製する。得られたガラス固体を昇温速度１０℃／分にてＤＳＣ測定を行い、ガラス転移温度を求めた。
【００１４】
（３）残存率［％］
試料フィルムよりをアルミ箔と重ね合わせて巻き回し、端面にメタリコンを施した後、各電極端子にリ−ドを取りつけてコンデンサーを作製する。
得られたコンデンサを１３５℃大気圧下にて５００Ｖの直流電圧を印加し続け、５時間後に尚も絶縁特性を保持している素子の比率すなわち残存率を求めた。
残存率が８０％以上であるものを高温絶縁性良好、９０％以上であるものを高温絶縁性優良とした。
【００１５】
（ポリエステルの製造）
・ポリエステルＡ
２，６−ナフタレンジカルボン酸１００部とエチレングリコール７０部とを反応器に仕込み、エステル交換を行った。すなわち、反応開始温度を２２５℃、内圧を０．９ｋｇ／ｃｍ³とし反応を開始し、その後徐々に反応温度を上昇させ、４時間後に２６０℃まで昇温し、エステル交換反応を終了させた。
次いで正燐酸をポリエステル樹脂の理論収量に対して燐原子として１８ｐｐｍとなるように、次いで酢酸コバルト４水和物をポリエステル樹脂の理論収量に対してコバルト原子として１５ｐｐｍとなるように、さらにテトラ−ｎ−ブチルチタネートを、ポリエステル樹脂の理論収量に対してチタン原子として５ｐｐｍとなるようにそれぞれ順次添加し、重縮合反応を行った。すなわち、反応温度を２６０℃から徐々に高めるとともに圧力を常圧から徐々に減じ、２時間後に温度を２８０℃、圧力を１ｍｍＨｇ以下とし、所定の時間経った時点で反応を停止し、ポリエステルＡを得た。ポリエステルＡの固有粘度は０．６１ｄｌ／ｇであった。
【００１６】
・ポリエステルＢ
テトラ−ｎ−ブチルチタネート添加後、凝集シリカ（平均粒径０．３μｍ）のエチレングリコールスラリーを添加した他はポリエステルＡと同様にしてポリエステルＢを得た。ポリエステルＢの固有粘度は０．６１ｄｌ／ｇ、含有シリカ濃度は３００ｐｐｍであった。
【００１８】
・ポリエステルＤ
三酸化アンチモン添加後、無定形シリカ（平均粒径１．３μｍ）のエチレングリコールスラリーを添加した他はポリエステルＣと同様にしてポリエステルＤを得た。ポリエステルＤの固有粘度は０．６２ｄｌ／ｇ、含有シリカ濃度は５０００ｐｐｍであった。
【００１９】
・ポリエステルＥ
２，６−ナフタレンジカルボン酸１００部に代えて、テレフタル酸１００部とした他はポリエステルＡと同様にしてポリエステルＥを得た。ポリエステルＥの固有粘度は０．７０ｄｌ／ｇであった。
【００２０】
実施例１
ポリエステルＡをベント式２軸押出機にて２９０℃で溶融し、Ｔダイよりシート状に押し出した。押し出し後直ちに冷却ドラム上で５０℃まで急冷し実質的に非晶質のフィルムを得た。
得られた非晶質フィルムに日産化学（株）製シリカ微粒子ＳＬ−ＹＬを水分散系ポリエステル塗布剤と混合したものをコーティングした。
塗布層の乾燥後、ロール延伸機にて長手方向に１３０℃で４．０倍延伸し、さらにテンター延伸機にて、横方向に１６０℃で４．０倍延伸を施した後、引き続きテンター内で幅方向に７％の弛緩を施しながら２４０℃１秒間の熱固定を施し、さらに幅を固定して１６０℃１秒間の熱固定を施した後、室温まで冷却して巻き取りフィルム製品とした。
得られたフィルムは、厚さ３．７μｍ、固有粘度０．５７ｄｌ／ｇであった。
【００２１】
実施例２
ポリエステルＡに代えて、ポリエステルＢを使用したほかは実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムは、厚さ３．７μｍ、固有粘度０．５７ｄｌ／ｇであった。
【００２３】
比較例１
ポリエステルＡに代えて、ポリエステルＤを使用したほかは実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムは、厚さ３．７μｍ、固有粘度０．５８ｄｌ／ｇであった。
【００２４】
比較例２
ポリエステルＡに代えて、ポリエステルＡとポリエステルＥとを重量比６０：４０で混合したポリエステルを使用し、さらに縦延伸温度を１３０℃に代えて８５℃、横延伸温度を１６０℃に代えて１００℃としたほかは実施例１と同様にしてポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムは、厚さ３．７μｍ、固有粘度０．６２ｄｌ／ｇであった。
【００２５】
【表１】

【００２６】
【発明の効果】
本発明のポリエステルフィルムは、優れた電気絶縁特性を有し、フィルムコンデンサ用途をはじめとする各種電気部品用途のポリエステルフィルムとして好適であり、その工業的価値は非常に高い。

Claims (3)

1. 重合主触媒が酸化チタン以外のチタン化合物であるポリエチレンナフタレートフィルムであって、当該フィルム中の灰化残存物量が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とするポリエチレンナフタレートフィルム。
2. フィルム中の灰化残存物量が５００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のポリエチレンナフタレートフィルム。
3. ガラス転移温度が１００℃以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のポリエチレンナフタレートフィルム。