JP5310744B2 - フィルムコンデンサ用フィルムおよびフィルムコンデンサ - Google Patents
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Description
(C1)式(C1):
M1 a1Nb1OC1
(式中、M1は2族金属元素;Nは4族金属元素;a1は0.9〜1.1;b1は0.9〜1.1;c1は2.8〜3.2である;M1とNはそれぞれ複数であってもよい)で示される複合酸化物粒子、
(C2)式(C2):
M2 a2M3 b2Oc2
(式中、M2とM3は異なり、M2は周期表の2族金属元素、M3は周期表の第5周期の金属元素;a2は0.9〜1.1;b2は0.9〜1.1;c2は2.8〜3.2である)
で示される複合酸化物粒子、および
(C3)周期表の2族金属元素および4族金属元素よりなる群から選ばれる少なくとも3種の金属元素を含む複合酸化物粒子
よりなる群から選ばれた少なくとも1種が好ましい。
熱可塑性樹脂(A)は、フッ素系熱可塑性樹脂(a1)であっても、非フッ素系熱可塑性樹脂(a2)であってもよい。
含フッ素系熱可塑性樹脂(a1)としては、フッ化ビニリデン(VdF)系樹脂、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)などが例示できるが、比誘電率が高い点から、VdF系樹脂が好ましい。
非フッ素系の熱可塑性樹脂(a2)としては、誘電率の向上と誘電損失の低減に有効である点からは、セルロース系樹脂が好ましく例示できる。
本発明において、ゴム粒子(B)はフィルムに機械的強度、特に伸びを与え、さらにゴム弾性などの性質を付与する役割をもっている。
高誘電性無機粒子(C)は、熱可塑性樹脂(A)を含むフィルムに、より一層高い誘電率を付与することができる。
M1 a1Nb1OC1
(式中、M1は2族金属元素;Nは4族金属元素;a1は0.9〜1.1;b1は0.9〜1.1;c1は2.8〜3.2である;M1とNはそれぞれ複数であってもよい)で示される複合酸化物粒子。
M2 a2M3 b2Oc2
(式中、M2とM3は異なり、M2は周期表の2族金属元素、M3は周期表の第5周期の金属元素;a2は0.9〜1.1;b2は0.9〜1.1;c2は2.8〜3.2である)で示される複合酸化物粒子。
有機チタン化合物としては、たとえば、アルコキシチタニウム、チタニウムキレート、チタニウムアシレートなどのカップリング剤があげられ、とくに高誘電性無機粒子(c1)との親和性が良好な点から、アルコキシチタニウム、チタニウムキレートが好ましい。
有機シラン化合物としては、たとえば、高分子型、低分子型があり、また官能基の数の点からモノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、トリアルコキシシラン、テトラアルコキシシランなどのカップリング剤があげられ、とくに高誘電性無機粒子(c1)との親和性が良好な点から低分子型のアルコキシシランが好ましい。
有機ジルコニウム化合物としては、たとえば、アルコキシジルコニウム、ジルコニウムキレートなどのカップリング剤があげられる。
有機アルミニウム化合物としては、たとえば、アルコキシアルミニウム、アルミニウムキレートなどのカップリング剤があげられる。
有機リン化合物としては、亜リン酸エステル、リン酸エステル、リン酸キレートなどがあげられる。
高誘電性無機粒子(c1)に水溶性有機溶剤を加え、高速撹拌機やホモジナイザーで撹拌しスラリーを調製する。この高誘電性無機粒子(c1)のスラリーに低誘電性化合物(c2)を必要に応じて水で希釈して添加し、高速撹拌機やホモジナイザーで撹拌する。ついでこのスラリーをそのまま、または加熱しながら撹拌する。得られた分散液をろ過し乾燥処理を行い、表面処理を施した高誘電性無機粒子(C)を製造する。乾燥後、凝集している場合は、ボールミル、ビーズミルなどで粉砕処理を行なえばよい。
高誘電性無機粒子(c1)を乾式ミキサーや乾式ビーズミル、ヘンシェルミキサーなどの混合装置を用いて撹拌しながら、必要により溶剤で希釈した低誘電性化合物(c2)を仕込み、撹拌を続けた後乾燥処理することにより表面処理を施した高誘電性無機粒子(C)を製造する。乾燥後、凝集している場合は、ボールミル、ビーズミルなどで粉砕処理を行なえばよい。
高誘電性無機粒子(C)と熱可塑性樹脂(A)との親和性を高めるために、親和性向上剤を配合してもよい。親和性向上剤は、高誘電性無機粒子(C)を熱可塑性樹脂(A)に均一に分散させると共に、高誘電性無機粒子(C)と熱可塑性樹脂(A)をフィルム中でしっかり結合させる役割を果たし、ボイドの発生を抑制し、誘電率を高めることができる。
で示される化合物があげられる。
デジタル測長機((株)仙台ニコン製のMF−1001)を用いて、基板に載せたフィルムを室温下にて測定する。絶縁性樹脂塗膜層を設ける場合の絶縁性樹脂塗膜層の厚さは、最終的な積層型フィルムの全厚を同様にして測定し、フィルムの厚さを引いた厚さとする。
複合フィルムを真空中で両面にアルミニウムを蒸着しサンプルとする。このサンプルをLCRメーター((株)エヌエフ回路設計ブロック製のZM2353)にて、ドライエアー雰囲気下、室温(20℃)および80℃下で、周波数100Hz、1kHz、10kHzでの静電容量と誘電正接を測定する。得られた各静電容量と誘電正接の測定値から比誘電率および誘電損失(%)を算出する。
デジタル超絶縁計/微小電流計にて、体積抵抗率(Ω・cm)をドライエアー雰囲気下、DC500Vで測定する。
耐電圧・絶縁抵抗試験器(菊水電子工業(株)製のTOS9201)を用いて、基板に載せたフィルムをドライエアー雰囲気下にて測定する。昇圧速度は100V/sで測定する。
引張試験機(ORIENTEC(株)製のRTC−1225A)を用いて、引張破断伸度(%)を測定する。
1Lセパラブルフラスコ中にN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)(キシダ化学(株)製)640質量部とポリフッ化ビニリデン(PVdF)(ARKEMA社製のKAYNAR761。比誘電率9.2(1kHz、20℃))160質量部を入れ、80℃、3時間スリーワンモーターにて攪拌し、20質量%濃度のPVdF溶液を得た。このPVdF溶液は透明の均一溶液であった。
実施例1において、ゴム粒子としてコアがブタジエンゴムでシェルがポリメタクリル酸メチルであるゴム粒子(ローム・アンド・ハース・ジャパン(株)製のKCA801N。平均1次粒子径0.2μm。ゴム粒子No.2)を用いたほかは同様にして膜厚7.0μmのVdF系樹脂のフィルムコンデンサ用フィルムを得た。
実施例1において、PVdFに代えてVdF/TFE共重合体(ダイキン工業(株)製のVP−50。比誘電率8.4(1kHz、20℃))を用いたほかは同様にして膜厚7.1μmのVdF系樹脂(VdF/TFE共重合体)のフィルムコンデンサ用フィルムを得た。
ゴム粒子を配合しなかったほかは実施例1と同様にして高誘電性フィルムを作製した。
1Lセパラブルフラスコ中にN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)(キシダ化学(株)製)640質量部とポリフッ化ビニリデン(PVdF)(ARKEMA社製のKAYNAR761。比誘電率9.2(1kHz、20℃))160質量部を入れ、80℃、3時間スリーワンモーターにて攪拌し、20質量%濃度のPVdF溶液を得た。このPVdF溶液は透明の均一溶液であった。
実施例4において、ゴム粒子としてコアがブタジエンゴムでシェルがポリメタクリル酸メチルであるゴム粒子No.2を用いたほかは同様にして膜厚8.0μmのVdF系樹脂のフィルムコンデンサ用フィルムを得た。
実施例4において、ゴム粒子としてコアがシリコンアクリル複合ゴムでシェルがアクリロニトリル/スチレン共重合体(三菱レイヨン(株)製のSX−005。平均1次粒子径0.2μm。ゴム粒子No.3)を用いたほかは同様にして膜厚7.3μmのVdF系樹脂のフィルムコンデンサ用フィルムを得た。
実施例4において、ゴム粒子としてコアがアクリルゴムでシェルがポリメタクリル酸メチルであるゴム粒子(ローム・アンド・ハース・ジャパン(株)製のEX2315。平均1次粒子径0.3μm。ゴム粒子No.4)を用いたほかは同様にして膜厚7.1μmのVdF系樹脂のフィルムコンデンサ用フィルムを得た。
実施例4において、ゴム粒子としてコアがブタジエンゴムでシェルがポリメタクリル酸メチルであるゴム粒子No.5(三菱レイヨン(株)製のKW4426。平均1次粒子径0.5〜1.0μm)を用いたほかは同様にして膜厚7.3μmのVdF系樹脂のフィルムコンデンサ用フィルムを得た。
ゴム粒子を配合しなかったほかは実施例4と同様にして高誘電性フィルムを作製した。
実施例4において、ゴムNo.1の添加量を0.2質量部(PVdF100質量部に対して5質量部)にしたほかは同様にして膜厚6.9μmのVdF系樹脂のフィルムコンデンサ用フィルムを得た。
実施例4において、ゴムNo.1の添加量を1.0質量部(PVdF100質量部に対して10質量部)にしたほかは同様にして膜厚8.6μmのVdF系樹脂のフィルムコンデンサ用フィルムを得た。
実施例4において、チタン酸ジルコン酸バリウムカルシウムの添加量を5.1質量部(PVdF100質量部に対して50質量部)にしたほかは同様にして膜厚6.6μmのVdF系樹脂のフィルムコンデンサ用フィルムを得た。
実施例4において、チタン酸ジルコン酸バリウムカルシウムの添加量を25.7質量部(PVdF100質量部に対して250質量部)にしたほかは同様にして膜厚7.2μmのVdF系樹脂のフィルムコンデンサ用フィルムを得た。
実施例4において、PVdFに代えてVdF/TFE共重合体(ダイキン工業(株)製のVP−50。比誘電率8.4(1kHz、20℃))を使用したほかは同様にして膜厚7.5μmのVdF系樹脂(VdF/TFE共重合体)のフィルムコンデンサ用フィルムを得た。
3Lセパラブルフラスコ中にN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)(キシダ化学(株)製)640質量部と酢酸セルロース(AC)(ダイセル化学工業(株)製のL−20)160質量部を入れ、80℃、3時間メカニカルスターラーにて攪拌し、20質量%濃度のAC溶液を得た。
3Lセパラブルフラスコ中にN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)(キシダ化学(株)製)640質量部とポリメタクリル酸メチル(PMMA)(キシダ化学(株)製)160質量部を入れ、80℃、3時間メカニカルスターラーにて攪拌し、20質量%濃度のPMMA溶液を得た。
実施例14において、AC溶液に代えて、PVdF溶液45質量部(PVdF9質量部、DMAc36質量部含有)およびAC溶液5質量部(AC1質量部、DMAc4質量部含有)を併用したほかは同様にして、膜厚7.5μmのPVdF/ACのブレンドのフィルムコンデンサ用フィルムを得た。
実施例4において、高誘電性無機粒子としてチタン酸ストロンチウム(堺化学工業(株)製のST−03。平均粒子径0.3μm)を用いたほかは同様にして膜厚7.5μmのVdF系樹脂のフィルムコンデンサ用フィルムを得た。
実施例4において、高誘電性無機粒子としてジルコン酸ストロンチウム(高純度化学(株)製。平均粒子径1μm)を用いたほかは同様にして膜厚7.0μmのVdF系樹脂のフィルムコンデンサ用フィルムを得た。
実施例4で得られた高誘電性フィルムの片面に15質量%濃度のポリエステル溶液からなるコーティング用組成物をバーコーターで塗布し、180℃で3分間熱風乾燥して絶縁性樹脂層を形成し、積層型高誘電性フィルムを作製した。絶縁性樹脂層の厚さは、1.1μmであった。
平均粒子径1.0μmのチタン酸ジルコン酸バリウムカルシウム(日本化学工業(株)製のBCTZ)100質量部を純水100質量部に加え撹拌し、スラリーを調製した。
実施例20で得られた高誘電性フィルムの片面に15質量%濃度のポリエステル溶液からなるコーティング用組成物をバーコーターで塗布し、180℃で3分間熱風乾燥して絶縁性樹脂層を形成し、積層型高誘電性フィルムを作製した。絶縁性樹脂層の厚さは、1.3μmであった。
実施例4で製造した高誘電性フィルムの両面に、真空蒸着装置((株)真空デバイス製のVE−2030)により3Ω/□を目標にしてアルミニウムを蒸着して電極を形成した。これらのアルミニウム電極に電圧印加用のリード線を取り付け、スタンプ型(簡易評価用)のフィルムコンデンサを作製した。
Claims (10)
- 熱可塑性樹脂(A)中にゴム粒子(B)が分散しており、該ゴム粒子がアクリルゴム、ブタジエンゴム、シリコンアクリル複合ゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴムおよびフッ素系ゴムよりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
ゴム粒子(B)の表面がポリメタクリル酸メチルおよびアクリロニトリル/スチレン共重合体よりなる群から選ばれる少なくとも1種で被覆されており、
ゴム粒子(B)の配合量は、熱可塑性樹脂(A)100質量部に対して、5質量部以上であり、
熱可塑性樹脂(A)が、フッ化ビニリデン系樹脂を含む
フィルムコンデンサ用高誘電性フィルム。 - ゴム粒子(B)が、アクリルゴムおよびブタジエンゴムよりなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1記載のフィルム。
- ゴム粒子(B)の平均1次粒子径が0.1〜2.0μmである請求項1又は2記載のフィルム。
- 熱可塑性樹脂(A)100質量部に対し、ゴム粒子(B)を5〜30質量部含む請求項1〜3のいずれかに記載のフィルム。
- 熱可塑性樹脂(A)中にゴム粒子(B)と高誘電性無機粒子(C)が分散している請求項1〜4のいずれかに記載のフィルム。
- 高誘電性無機粒子(C)が、
(C1)式(C1):
M1 a1Nb1OC1
(式中、M1は2族金属元素;Nは4族金属元素;a1は0.9〜1.1;b1は0.9〜1.1;c1は2.8〜3.2である;M1とNはそれぞれ複数であってもよい)で示される複合酸化物粒子、
(C2)式(C2):
M2 a2M3 b2Oc2
(式中、M2とM3は異なり、M2は周期表の2族金属元素、M3は周期表の第5周期の金属元素;a2は0.9〜1.1;b2は0.9〜1.1;c2は2.8〜3.2である)で示される複合酸化物粒子、および
(C3)周期表の2族金属元素および4族金属元素よりなる群から選ばれる少なくとも3種の金属元素を含む複合酸化物粒子
よりなる群から選ばれた少なくとも1種である請求項5記載のフィルム。 - 熱可塑性樹脂(A)100質量部に対し、ゴム粒子(B)を5〜30質量部、および高誘電性無機粒子(C)を10〜300質量部含む請求項5または6記載のフィルム。
- 高誘電性無機粒子(C)の一部または全部が、比誘電率(20℃、1kHz)が100以上の高誘電性無機粒子(c1)の表面を比誘電率(20℃、1kHz)が10以下の低誘電性化合物(c2)で表面処理して得られる表面処理高誘電性無機粒子である請求項5〜7のいずれかに記載のフィルム。
- 請求項1〜8のいずれかに記載のフィルムコンデンサ用高誘電性フィルムの少なくとも片面に絶縁性樹脂層が設けられてなる積層型のフィルムコンデンサ用高誘電性フィルム。
- 請求項1〜9のいずれかに記載のフィルムコンデンサ用高誘電性フィルムの少なくとも片面に電極層が設けられてなるフィルムコンデンサ。
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