JP5582877B2

JP5582877B2 - フィルムキャパシタ用フィルムの製造方法及びフィルムキャパシタ用フィルム

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Publication number: JP5582877B2
Application number: JP2010129886A
Authority: JP
Inventors: 和宏鈴木; 貴司権田; 憲賢品田; 勇三森岡
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2030-06-07
Also published as: US20110299222A1; JP2011256231A

Description

本発明は、耐電圧特性等を向上させることのできるフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法及びフィルムキャパシタ用フィルムに関するものである。

キャパシタは、誘電体の種類により、フィルムキャパシタ、セラミックキャパシタ、アルミ電解キャパシタの３種類に区別することができる。これら３種類のキャパシタの中でも、フィルムキャパシタは、温度や周波数に対する特性変化が少なく、絶縁性が高く、誘電損失が小さい等の特性を有するので、他のキャパシタよりも優れているといえる（非特許文献１参照）。

係るフィルムキャパシタ用フィルムは、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフッ化ビニリデン、ポリ四フッ化エチレン、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、あるいはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等を使用して１０μｍ以下の薄膜に成形されていたが、現在ではコストや加工性の観点から、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンナフタレートが多用されている（非特許文献１参照）。

しかしながら、ポリプロピレンとポリエチレンテレフタレート製のフィルムキャパシタ用フィルムは、ポリプロピレンの使用温度が１０５℃以下、ポリエチレンテレフタレートの使用温度が１２５℃なので、１５０℃以上の耐熱性が要求されるハイブリッド車のフィルムキャパシタに使用する場合には、耐熱性に劣るという欠点がある（非特許文献２参照）。

一方、ポリフェニレンサルファイド製のフィルムキャパシタ用フィルムは、使用温度が１６０℃以下で耐熱性には優れるものの、絶縁破壊電圧が低く、耐電圧特性に劣るので、使用範囲が限定されるおそれがある。また、ポリエチレンナフタレート製のフィルムキャパシタ用フィルムも、使用温度が１６０℃以下で耐熱性には優れるが、誘電損失が大きく、誘電正接の温度依存性が大きいので、やはり使用範囲が限定されてしまうこととなる（非特許文献１、非特許文献２参照）。

そこで上記に鑑み、近年、ポリエーテルイミド樹脂（以下、適宜ＰＥＩ樹脂という）製のフィルムキャパシタ用フィルムがフィルムキャパシタの材料として注目されている。このＰＥＩ樹脂製のフィルムキャパシタ用フィルムは、ガラス転移点が２００℃以上で耐熱性に優れ、絶縁破壊電圧が高く、耐電圧特性にも優れ、しかも、誘電正接の周波数依存性と温度依存性が小さいので、フィルムキャパシタに最適である（特許文献１）。

狩野順史著「コンデンサ用フィルムの技術動向」コンバーテック，Ｎｏ．４０，７月号、Ｐ８２〜８８２００６「コンデンサ技術特集」電波新聞２２面、２３面２００８年１月２４日

特開２００８−２７４０２３号公報

ところで、ＰＥＩ樹脂製のフィルムキャパシタ用フィルムは、溶融押出成形法により厚さ１０μｍ以下の薄膜に成形することができるが、この成形には、高速成形が必要とされる。しかしながら、ＰＥＩ樹脂を溶融押出成形法により高速成形する場合、成形中にドローレゾナンスが発生し、周期的な厚さ変動によりフィルムキャパシタ用フィルムが破断することがある。したがって、ＰＥＩ樹脂製のフィルムキャパシタ用フィルムを厚さ１０μｍ以下の薄膜に溶融押出成形するのは非常に困難である。

また、特許文献１に記載された成形方法は、溶媒キャスティング法であり、厚さ精度が要求されるフィルムの成形には有効な方法である。しかし、成形工程が非常に煩雑複雑であり、しかも、溶媒を完全に除去するためには、長時間に亘って乾燥しなければならない。したがって、得られるフィルムが非常に高価になり、コスト削減を図ることができないという問題がある。

本発明は上記に鑑みなされたもので、フィルムを厚さ１０μｍ以下の薄膜に溶融押出成形することができ、製造工程の簡素化によりコストを削減することのできるフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法及びフィルムキャパシタ用フィルムを提供することを目的としている。

本発明者等は、上記課題を解決すべく、鋭意研究した結果、成形材料の一軸伸長粘度に着目し、この成形材料の一軸伸長粘度を調整することにより、溶融押出成形中に発生するドローレゾナンスを防止できることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明においては上記課題を解決するため、成形材料を溶融押出成形機に投入してダイスからフィルムキャパシタ用フィルムを押し出し、この押し出したフィルムキャパシタ用フィルムを圧着ロールと冷却ロールとの間に挟んで冷却し、冷却した厚さ１０μｍ以下のフィルムキャパシタ用フィルムを巻取機に巻き取る製造方法であって、
成形材料を、ガラス転移点が２００℃以上で絶縁破壊電圧が１００Ｖ／μｍ以上のポリエーテルイミド樹脂にフッ素樹脂を添加することにより調製し、この成形材料の一軸伸長粘度を６，０００Ｐａ・ｓ〜２０，０００Ｐａ・ｓの範囲内とすることを特徴としている。

なお、ポリエーテルイミド樹脂とフッ素樹脂とを攪拌混合して攪拌混合物を調製し、この攪拌混合物を溶融混練することにより調製した成形材料を乾燥させて溶融押出成形機に投入することができる。
また、フッ素樹脂として、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピル共重合体と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を選択し、成形材料の歪硬化領域を、温度３４０℃における伸長粘度曲線で伸長速度１０ｓ^−１〜５０ｓ^−１の範囲内とすることができる。

また、フィルムキャパシタ用フィルムに微細な凹凸を形成してその形状を中心線の平均粗さで０．５μｍ以下とし、フィルムキャパシタ用フィルムの摩擦係数を低下させることもできる。
また、圧着ロールと巻取機の巻取機との間には、フィルムキャパシタ用フィルムにスリットを形成するスリット刃を配置し、巻取機とスリット刃との間には、フィルムキャパシタ用フィルムにテンションを作用させる必要数のテンションロールを回転可能に備えることが可能である。

また、本発明においては上記課題を解決するため、請求項１記載のフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法によりフィルムキャパシタ用フィルムを製造することを特徴としている。

ここで、特許請求の範囲における成形材料は、ポリエーテルイミド樹脂に対してフッ素樹脂が添加された後、乾燥されることが好ましい。この成形材料のポリエーテルイミド樹脂とフッ素樹脂とは、室温下で攪拌混合された後に溶融混練されることが好ましい。フッ素樹脂は、通常、融点未満の温度の場合に固体状であることが望ましい。成形材料の一軸伸長粘度は、市販の一軸伸長粘度計で計測することができる。さらに、溶融押出成形機には、少なくとも各種の押出成形機が含まれる。

本発明によれば、フィルムキャパシタ用フィルムを厚さ１０μｍ以下の薄膜に溶融押出成形することができ、しかも、製造工程の簡素化によりコストを削減して経済性を高めることができるという効果がある。

本発明に係るフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法の実施形態を模式的に示す説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明すると、本実施形態におけるフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法は、図１に示すように、成形材料１を溶融押出成形機１０に投入してそのダイス１２の先端からフィルムキャパシタ用フィルム２０を直下に押出成形し、この押出成形したフィルムキャパシタ用フィルム２０を引取機３０に挟持させて急激、かつ瞬時に引き落としながら冷却し、この冷却した厚さ１０μｍ以下の薄いフィルムキャパシタ用フィルム２０を巻取機４０に連続して巻き取る製法である。

成形材料１は、ガラス転移点が２００℃以上で絶縁破壊電圧が１００Ｖ／μｍ以上のＰＥＩ樹脂１００質量部に、１２０，０００ポイズ以下の溶融粘度を有するフッ素樹脂が１．０〜３０質量部添加されることにより混練調製され、一軸伸長粘度計で計測した場合の一軸伸長粘度が６，０００Ｐａ・ｓ〜２０，０００Ｐａ・ｓの範囲内に調整される。

成形材料１は、本発明の特性を損なわない範囲で、ポリイミド樹脂（ＰＩ樹脂）、ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ樹脂）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ樹脂）、ポリエーテルケトン樹脂（ＰＫ樹脂）、ポリサルホン樹脂（ＰＳＵ樹脂）、ポリエーテルサルホン樹脂（ＰＥＳ樹脂）、ポリフェニレンサルホン樹脂（ＰＰＳＵ樹脂）、ポリフェニレンサルフィド樹脂、ポリフェニレンスルフィドスルホン樹脂、ポリフェニレンスルフィドケトン樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等が添加される。液晶ポリマーは、Ｉ型、ＩＩ型、あるいはＩＩＩ型のいずれでも良い。

成形材料１には、本発明の特性を損なわない範囲で上記樹脂の他、酸化防止剤、光安定剤、紫外線安定剤、可塑剤、滑剤、難燃剤、耐電防止剤、耐熱向上剤、無機充填剤、有機充填剤等が選択的に添加される。

成形材料１のＰＥＩ樹脂は、特に限定されるものではないが、〔化１〕又は〔化２〕の繰り返し単位を有する樹脂である。

係るＰＥＩ樹脂の具体例としては、ガラス転移温度が２１１℃のＵｌｔｅｍ１０００−１０００〔ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックスジャパン社製商品名〕、ガラス転移点が２２３℃のＵｌｔｅｍ１０１０−１０００の〔ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックスジャパン合同会社製商品名〕、ガラス転移点が２３５℃のＵｌｔｅｍＣＲＳ５００１−１０００の〔ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックスジャパン合同会社製商品名〕等があげられる。

ＰＥＩ樹脂の製造方法としては、例えば特公昭５７−９３７２号公報や特開２００８−２７４０２３号公報等に記載の方法等が使用される。このＰＥＩ樹脂は、本発明の効果を損なわない範囲で他の共重合可能な単量体とのブロック共重合体、ランダム共重合体、あるいは変性体も使用可能である。例えば、ポリエーテルイミドサルフォン共重合体であるガラス転移点が２５２℃のＵｌｔｅｍＸＨ６０５０−１０００〔ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックスジャパン合同会社製商品名〕を使用することができる。

成形材料１のフッ素樹脂は、温度３６０℃、荷重５０ｋｇｆの条件下で、直径１．０ｍｍ、長さ１０ｍｍのダイスを用いてフローテスターで測定した溶融粘度が１２０，０００ポイズ以下の分子構造の主鎖にフッ素原子を有する化合物であり、成形材料１の一軸伸長粘度を改善するよう機能する。

フッ素樹脂の溶融粘度が１２０，０００ポイズ以下なのは、１２０，０００ポイズを越えると、フッ素樹脂の流動性が著しく低下するため、フィルムキャパシタ用フィルム２０の表面に微小な突起が現れ、フィルムキャパシタ用フィルム２０の絶縁破壊電圧が低下して耐電圧特性に問題が生じるからである。また、高溶融粘度でフッ素樹脂の流動性が非常に小さいためにゲルとなり、このゲル部分からフィルムキャパシタ用フィルム２０に孔が開いたり、フッ素樹脂の分散不良に伴いフィルムキャパシタ用フィルム２０の機械的性質が低下し、製造時にフィルムキャパシタ用フィルム２０が破断しやすくなり、薄いフィルムの製造が困難になるからである。

フッ素樹脂は、通常、融点未満の温度では固体状であることが好ましい。これは、液状のフッ素樹脂の場合には、成形後のフィルムキャパシタ用フィルム２０からフッ素樹脂が滲み出し、フィルムキャパシタ内を汚染するからである。

具体的なフッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（四フッ化エチレン樹脂、融点：３２５〜３３０℃、連続使用温度：２６０℃、以下、ＰＴＦＥ樹脂という）、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（四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体樹脂、融点：３００〜３１５℃、連続使用温度：２６０℃、以下、ＰＦＡ樹脂という）、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピル共重合体（四フッ化エチレン−六フッ化プロピル共重合体樹脂、融点２７０℃、連続使用温度：２００℃、以下、ＦＥＰ樹脂と略す）、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体（四フッ化エチレン−エチレン共重合体樹脂、融点：２６０〜２７０℃、連続使用温度：１５０℃、ＥＴＦＥ樹脂という）、ポリビニリデンフルオライド（フッ化ビニリデン樹脂、融点：１７３〜１７５℃、連続使用温度：１５０℃、ＰＶＤＦ樹脂という）、ポリクロロトリフルオロエチレン（三フッ化塩化エチレン樹脂、融点：２１０〜２１２℃、連続使用温度：１２０℃、ＰＣＴＦＥ樹脂という）、テトラフルオロエチレン、ヘキサフロオロプロピレン、ビニリデンフルオライドの３種類のモノマーからなる熱可塑性フッ素樹脂（融点：１２０〜２５０℃、連続最高使用温度：８０〜２１０℃）等が該当する。

係るフッ素樹脂の中では、連続使用温度が２００℃以上と耐熱性に優れ、入手のし易さ、取扱性、コストの観点から、ＰＦＡ樹脂とＦＥＰ樹脂とが最適である。これらＰＦＡ樹脂とＦＥＰ樹脂とは、単独あるいはブレンドして使用することができる。

フッ素樹脂の添加量は、ＰＥＩ樹脂１００質量部に対して１．０〜３０質量部が好ましく、より好ましくは３．０〜２０質量部、さらに好ましくは３．０質量部〜１５質量部が良い。これは、フッ素樹脂が１．０質量部未満の場合は、成形材料１の一軸伸長粘度が６，０００Ｐａ・ｓ未満となり、溶融押出成形中にドローレゾナンスが発生するため、厚さが１０μｍ以下の薄膜のフィルムキャパシタ用フィルム２０の安定成形が非常に困難になるからである。逆に、３０質量部を越える場合には、成形材料１の一軸伸長粘度が２０，０００Ｐａ・ｓを越えるため、フィルムキャパシタ用フィルム２０の溶融伸びが低下し、薄膜のフィルムキャパシタ用フィルム２０の成形が不可能になるからである。

成形材料１の一軸伸長粘度は、温度３４０℃、伸長速度１０ｓ^−１以上５０ｓ^−１以下の範囲において、６，０００Ｐａ・ｓ以上２０，０００Ｐａ・ｓ以下の範囲が好ましく、より好ましくは８，０００Ｐａ・ｓ以上１５，０００Ｐａ・ｓ以下の範囲が良い。これは、成形材料１の一軸伸長粘度が、６，０００Ｐａ・ｓ以下の場合は、溶融押出成形中にドローレゾナンスが発生するため、厚さが１０μｍ以下の薄膜のフィルムキャパシタ用フィルム２０の安定成形が非常に困難となるという理由に基づく。逆に、一軸伸長粘度が２０，０００Ｐａ・ｓを越える場合には、溶融伸びが小さいため、フィルムキャパシタ用フィルム２０を薄膜に成形することができないという理由に基づく。

上記において、フィルムキャパシタ用フィルム２０を製造する場合には図１に示すように、ＰＥＩ樹脂とフッ素樹脂とを室温下で攪拌混合し、次いで、所定時間溶融混練して成形材料１を調製し、この成形材料１により帯形のフィルムキャパシタ用フィルム２０を連続的に薄く押出成形する。

成形材料１の調製方法は、（１）ＰＥＩ樹脂とフッ素樹脂とを室温下で攪拌混合させた後に溶融混練し、フィルムキャパシタ用フィルム２０用の成形材料１を調節する方法、（２）ＰＥＩ樹脂とフッ素樹脂とを攪拌混合することなく、溶融したＰＥＩ樹脂中にフッ素樹脂を添加し、これらを溶融混練して成形材料１を調製する方法があげられる。これらの方法は、いずれも採用することができるが、分散性や作業性の観点からすると、（１）の方法が好ましい。

先ず、（１）の方法について説明すると、ＰＥＩ樹脂とフッ素樹脂とを攪拌混合する場合には、タンブラーミキサー、ヘンシルミキサー、Ｖ型混合機、ナウターミキサー、リボンブレンダー、あるいは万能攪拌ミキサー等が使用される。

ＰＥＩ樹脂とフッ素樹脂とは、上記方法による攪拌混合物をミキシングロール、加圧ニーダー、二軸押出成形機、三軸押出成形機、四軸押出成形機等の多軸押出成形機等で溶融混練分散させることにより調製することができる。ＰＥＩ樹脂とフッ素樹脂の成形材料１を調製する場合、溶融混練機の温度は、２６０〜４００℃、好ましくは３００℃〜４００℃が良い。これは、溶融押出成形機１０の温度が４００℃を越える場合には、フッ素樹脂が激しく分解して好ましくないという理由に基づく。

次に、（２）の方法について説明すると、この方法の場合には、ＰＥＩ樹脂をミキシングロール、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、二軸押出成形機、三軸押出成形機、四軸押出成形機等の多軸押出成形機等で溶融し、ＰＥＩ樹脂にフッ素樹脂を添加して溶融混練分散させることにより、ＰＥＩ樹脂とフッ素樹脂との成形材料１を調製する。ＰＥＩ樹脂とフッ素樹脂とからなる組成物を調製する場合の溶融混練機の温度は、２６０〜４００℃、好ましくは３００℃〜４００℃が良い。これは、４００℃を越えるとフッ素樹脂が上記同様、激しく分解するからである。

成形材料１は、通常、塊状、ストランド状、シート状、棒状に押出された後、粉砕機あるいは裁断機で粉状、顆粒状、ペレット状等の成形加工に適した形態にして使用される。この成形材料１からなるフィルムキャパシタ用フィルム２０は、溶融押出成形法、カレンダー成形法、あるいはキャスティング成形法等の公知の方法により製造することができる。

ここで、溶融押出成形法とは、単軸押出成形機や二軸押出成形機等からなる溶融押出成形機１０を使用してＰＥＩ樹脂とフッ素樹脂とからなる成形材料１を溶融混練し、溶融押出成形機１０の先端部に連結管を介して連結されたＴダイスや丸ダイス等からなるダイス１２より帯形のフィルムキャパシタ用フィルム２０を連続的に押し出して製造する方法である。フィルムキャパシタ用フィルム２０の製造方法は、ハンドリング性や設備の簡略化の観点から、溶融押出成形法が最適である。

溶融押出成形機１０やダイス１２の温度は、フッ素樹脂の激しい分解を防止する観点から、２６０〜４００℃、好ましくは３００℃〜４００℃が良い。また、フィルムキャパシタ用フィルム２０を製造する際の成形材料１の含水率は、溶融押出成形前に５０００ｐｐｍ以下、好ましくは２０００ｐｐｍ以下に調整する。これは、含水率が５０００ｐｐｍを越える場合には、フィルムキャパシタ用フィルム２０の発泡を招くおそれがあるからである。

溶融押出成形機１０の上部後方の原料投入口１１に成形材料１を投入する場合には、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス、窒素ガス、二酸化炭素ガス等の不活性ガスを適宜供給して酸化劣化あるいは酸素架橋を防止するようにしても良い。

フィルムキャパシタ用フィルム２０を溶融押出成形したら、このフィルムキャパシタ用フィルム２０を引取機３０の一対の圧着ロール３１、冷却ロールである金属ロール３２、及びこれらの下流に位置する巻取機４０の巻取管４１に順次巻架し、フィルムキャパシタ用フィルム２０を巻取管４１に順次巻回すれば、フィルムキャパシタ用フィルム２０を製造することができる（図１参照）。

引取機３０の圧着ロール３１と巻取機４０の巻取管４１との間には同図に示すように、フィルムキャパシタ用フィルム２０の側部にスリットをスライドして形成するスリット刃５０が少なくとも昇降可能に配置され、巻取管４１とスリット刃５０との間には、フィルムキャパシタ用フィルム２０にテンションを作用させて円滑に巻き取るテンションロール５１が回転可能に軸支される。

圧着ロール３１の周面には、フィルムキャパシタ用フィルム２０と金属ロール３２との密着性を向上させる観点から、少なくとも天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ノルボルネンゴム。アクリロニトリルブタジエンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム層が被覆形成される、これらのゴムの中では、耐熱性に優れるシリコーンゴムやフッ素ゴムの選択が好ましい。ゴム層には、シリカやアルミナ等の無機化合物を選択的に添加しても良い。

圧着ロール３１は、表面が金属から形成される金属弾性ロールをも使用することができ、この金属弾性ロールを使用する場合には、表面が平滑性に優れるフィルムキャパシタ用フィルム２０を成形することが可能となる。金属弾性ロールの具体例としては、エアーロール〔ディムコ社製商品名〕やＵＦロール〔日立造船社製商品名〕が該当する。

フィルムキャパシタ用フィルム２０の表面には、本発明の効果を失わない範囲で微細な凹凸を形成し、フィルムキャパシタ用フィルム２０表面の摩擦係数を低下させることができる。この微細な凹凸を形成する方法としては、（１）ＰＥＩ樹脂とフッ素樹脂との組成物を溶融押出成形機１０で溶融混練し、この溶融混練した組成物をダイス１２より微細な凹凸を有する金属ロール３２上に吐出して密着させ、フィルムキャパシタ用フィルム２０の成形時に同時に形成する方法、（２）一旦フィルムキャパシタ用フィルム２０を製造した後、微細な凹凸を有する金属ロールに密着させて形成する方法とがあげられるが、設備の簡略化の観点からすると、（１）の方法が好ましい。

フィルムキャパシタ用フィルム２０表面の微細な凹凸形状は、中心線の平均粗さで０．５０μｍ以下、好ましくは０．４０μｍ以下、さらに好ましくは０．３５μｍ以下が最適である。これは、中心線の平均粗さが０．５０μｍを越える場合には、フィルムキャパシタ用フィルム２０の絶縁破壊電圧が低下するおそれがあるという理由に基づく。

金属ロール３２は、３００℃以下、好ましくは２７０℃以下、より好ましくは２１０℃以下の温度で使用される。これは、金属ロール３２の温度が３００℃を越える場合には、フィルムキャパシタ用フィルム２０が金属ロール３２に融着して破断するという理由に基づく。

フィルムキャパシタ用フィルム２０の厚さは、０．５〜１０μｍ、好ましくは１．０〜７．０μｍ、より好ましくは１．５〜５．０μｍが良い。これは、フィルムキャパシタ用フィルム２０の厚さが０．５μｍ未満の場合には、フィルムキャパシタ用フィルム２０の引張強度が著しく低下するので、製造が困難になるからである。逆に、フィルムキャパシタ用フィルム２０の厚さが１０μｍを越える場合には、体積当たりの静電容量が小さくなるからである。

フィルムキャパシタ用フィルム２０の絶縁破壊電圧は、常温においては１００Ｖ／μｍ以上、好ましくは２００Ｖ／μｍ以上、より好ましくは２５０Ｖ／μｍ以上が良い。また、１５０℃においては、好ましくは１００Ｖ／μｍ以上、好ましくは１８０Ｖ／μｍ以上、さらに好ましくは２００Ｖ／μｍ以上が良い。

フィルムキャパシタ用フィルム２０の絶縁破壊電圧（絶対値）は、常温において５００Ｖ以上、より好ましくは７５０Ｖ以上、さらに好ましくは１０００Ｖ以上が良い。１５０℃においては、５００Ｖ以上、好ましくは６５０Ｖ以上、さらに好ましくは８００Ｖ以上が好適である。フィルムキャパシタ用フィルム２０の絶縁破壊電圧が係る範囲を外れると、フィルムキャパシタとして使用中に問題が生じるので留意する必要がある。

上記方法によれば、ＰＥＩ樹脂にフッ素樹脂を添加して得られる成形材料１が６，０００〜２０，０００Ｐａ・ｓの一軸伸長粘度を有するので、ドローレゾナンスの発生を防止することができ、厚さが１０μｍ以下の高品質で薄膜のフィルムキャパシタ用フィルム２０をムラなく安定して製造することができる。また、フィルムキャパシタ用フィルム２０として、ガラス転移点が２００℃以上、絶縁破壊電圧が１００Ｖ／μｍ以上のＰＥＩ樹脂と連続使用温度が２００℃以上のフッ素樹脂を使用するので、高温で優れた耐電圧特性を得ることができる。

また、フィルムキャパシタ用フィルム２０の製造工程を従来よりも簡素化することができ、しかも、長時間に亘って乾燥させる必要もないので、コスト削減等を図ることができる。さらに、帯形に連続したフィルムキャパシタ用フィルム２０にスリット刃５０によりスリットを形成することができるので、フィルムキャパシタ用フィルム２０をスリットで所定の大きさに整えることができ、製造工程の簡略化が大いに期待できる。

なお、成形材料１の所定量以上のＰＥＩ樹脂中にフッ素樹脂を分散させ、マスターバッチ化しても良い。また、成形材料１のＰＥＩ樹脂は、１種類を単独で使用したり、２種類以上をアロイ化したり、ブレンドして使用しても良い。さらに、成形材料１のフッ素樹脂としてＰＦＡ樹脂あるいはＦＥＰ樹脂を選択した場合、成形材料１の歪硬化領域を、温度３４０℃における伸長粘度曲線で伸長速度１０ｓ^−１〜５０ｓ^−１の範囲内としてドローダウンやドローレゾナンスの発生を有効に抑制するようにしても良い。

以下、本発明に係るフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法の実施例を比較例と共に説明する。
〔実施例１〕
先ず、表１に示す所定量のＰＥＩ樹脂［ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックスジャパン社製：商品名Ｕｌｔｅｍ１０１０−１０００］とＰＦＡ樹脂［旭硝子社製：商品名フレオンＰＦＡＰ−６２ＰＸ］とをタンブラーミキサーにより３０分間攪拌混合した。フレオンＰＦＡＰ−６２ＰＸの溶融粘度は１１，１００ポイズであった。

こうしてＰＥＩ樹脂とＰＦＡ樹脂とを攪拌混合して攪拌混合物を調製したら、この攪拌混合物を真空ポンプ付きの高速二軸溶融押出機〔池貝社製：ＰＣＭ３０、Ｌ／Ｄ＝３５〕に供給して減圧下で溶融混練し、高速二軸溶融押出機の先端部のダイスから棒形に押し出して水冷後にカットし、長さ４〜６ｍｍ、直径２〜４ｍｍのペレット形の成形材料を調製した。攪拌混合物は、シリンダー温度：３２０〜３５０℃、アダプター温度：３６０℃、ダイス温度：３６０℃の条件下で溶融混練した。また、成形材料は、調製した後、３４０℃における一軸伸長粘度を測定した。

次いで、成形材料を１６０℃に加熱した排気口付きの熱風オーブン中に２４時間静置して乾燥させ、この成形材料を幅４００ｍｍのＴダイスを備えたφ４０ｍｍの単軸溶融押出機〔アイ・ケー・ジー社製〕にセットして溶融混練し、溶融混練した成形材料を単軸溶融押出機成形機のＴダイスから連続的に押し出して薄いフィルムキャパシタ用フィルムを帯形に成形した。

単軸溶融押出機に成形材料をセットする際、単軸溶融押出機に窒素ガスを５２０Ｌ／分を供給した。また、成形材料の乾燥時の含水率は２３５ｐｐｍであった。また、単軸溶融押出機は、Ｌ／Ｄ＝２５、圧縮比：２．５、スクリュー：フルフライトスクリューとした。この単軸溶融押出機の温度は３２０〜３４０℃、Ｔダイスの温度は３４０℃、単軸溶融押出機とＴダイスとを連結する連結管の温度は３４０℃に調整した。成形材料の温度については、Ｔダイス入口の樹脂温度を測定することとし、測定したところ３４０℃であった。

次いで、成形したフィルムキャパシタ用フィルムの両側部をスリット刃で裁断して巻取機の巻取管に順次巻き取ることにより、長さ１０００ｍ、幅２５０ｍｍ、厚さ５．３μｍのフィルムキャパシタ用フィルムを製造した。フィルムキャパシタ用フィルムは、引取機のシリコーンゴム製の一対の圧着ロール、２１０℃の金属ロール、及びこれらの下流に位置する３インチの巻取管の間に順次巻架し、圧着ロールと金属ロールとに狭持させた。

圧着ロールと巻取管との間には、フィルムキャパシタ用フィルムを切断するスリット刃を昇降可能に配置し、巻取管とスリット刃との間には、フィルムキャパシタ用フィルムに圧接してテンションを作用させるテンションロールを回転可能に配置した。フィルムキャパシタ用フィルムを製造したら、フィルムキャパシタ用フィルムの表面性を評価するとともに、絶縁破壊電圧を測定して表１にまとめた。

・溶融粘度
溶融粘度については、フローテスター［島津製作所社製島津フローテスターＣＦＴ−５００形Ａ］を使用して測定した。この溶融粘度の測定は、樹脂１．５ｃｍ^３をダイス（直径：１ｍｍ、長さ：１０ｍｍ）を備えたシリンダー（シリンダー温度：３６０℃）内に充填するとともに、上部にプランジャー（面積：１ｃｍ^２）を装着し、シリンダーの温度が３６０℃に達したら、５分間予備加熱した後、直ちに荷重：５０ｋｇｆを加え、フッ素樹脂を溶融流出させることにより測定した。

・フィルムの厚さ
フィルムキャパシタ用フィルムの厚さについては、接触式の厚さ計〔Ｍａｈｒ社製商品名：電子マイクロメータミロトン１２４０〕を使用し、フィルムキャパシタ用フィルムの幅方向の５点の平均厚みにより測定した。
・フィルムの成形性
厚さが１０μｍ以下の薄膜のフィルムキャパシタ用フィルムを長さ１０００ｍで製造できた場合には○、製造できなかった場合には×として評価した。

・フィルムの表面性
フィルムキャパシタ用フィルムの表面性については、手触りの感触で評価することとし、フィルムキャパシタ用フィルムの表面が滑らかで、ざらついた感じがしない場合には○、フィルムキャパシタ用フィルムの表面がざらつく場合には×とした。

・一軸伸長粘度
成形材料の一軸伸長粘度については、ＲＯＳＡＮＤツインキャピラリーレオメーターＲＨ２２００を用いて測定した。具体的には、キャピラリーダイ：φ１．０ｍｍ×実効長：１６ｍｍ×１８０度、オリフィスダイ：φ１．０ｍｍ×実効長：０．２５ｍｍ×１８０度、温度：３４０℃において、せん断速度：５０〜５０００ｓ^−１の範囲を測定し、伸長速度：１０〜５０ｓ^−１の範囲の一軸伸長粘度を求めた。

・フィルムの絶縁破壊電圧
フィルムキャパシタ用フィルムの絶縁破壊電圧は、ＪＩＳＣ２１１０−１９９４法に準拠し、気中法による短時間絶縁破壊試験で測定し、この測定した測定値を測定試料の厚みで割ることにより、単位厚み当たりの絶縁破壊電圧値で示すこととした。この測定は、２３℃及び１５０℃環境下で実施し、フィルムキャパシタ用フィルムの巻き外側から測定した。電極は、円柱状［上部形状直径：２５ｍｍ、高さ：２５ｍｍ、下部形状直径：２５ｍｍ、高さ：１５ｍｍ］のタイプを使用した。

〔実施例２〕
先ず、表１に示す所定量のＰＥＩ樹脂［ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックスジャパン社製：商品名Ｕｌｔｅｍ１０１０−１０００］とＰＦＡ樹脂［旭硝子社製：商品名フレオンＰＦＡＰ−６５Ｐ］とをタンブラーミキサーにより３０分間攪拌混合した。フレオンＰＦＡＰ−６５Ｐの溶融粘度は１０２，０００ポイズであった。こうしてＰＥＩ樹脂とＰＦＡ樹脂とを攪拌混合して攪拌混合物を調製したら、この攪拌混合物を実施例１と同様の方法により成形材料に調製し、この成形材料の一軸伸長粘度を測定した。

次いで、成形材料を１６０℃に加熱した排気口付きの熱風オーブン中に２４時間静置して乾燥させ、実施例１と同様の方法によりフィルムキャパシタ用フィルムを帯形に成形した。単軸溶融押出機に成形材料をセットする際には、単軸溶融押出機に窒素ガスを５２０Ｌ／分供給した。また、成形材料の乾燥の際の含水率は３０９ｐｐｍであった。また、単軸溶融押出機の温度は３２０〜３４０℃、Ｔダイスの温度は３４０℃、単軸溶融押出機とＴダイスとを連結する連結管の温度は３４０℃に調整した。成形材料の温度については、Ｔダイス入口の樹脂温度を測定したところ、３４０℃であった。

フィルムキャパシタ用フィルムを帯形に成形したら、実施例１と同様、成形したフィルムキャパシタ用フィルムの両側部をスリット刃で裁断して巻取管に順次巻き取ることにより、長さ１０００ｍ、幅２５０ｍｍ、厚さ５．２μｍのフィルムキャパシタ用フィルムを製造し、実施例１と同様の方法によりフィルムの表面性を評価するとともに、絶縁破壊電圧を測定して表１にまとめた。

〔実施例３〕
表１に示す所定量のＰＥＩ樹脂［ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックスジャパン社製：商品名ＵｌｔｅｍＣＲＳ５００１−１０００］とＦＥＰ樹脂［ダイキン工業社製：商品名ネオフロンＦＥＰＮＰ−２１］とをタンブラーミキサーにより３０分間攪拌混合した。ネオフロンＦＥＰＮＰ−２１の溶融粘度は４６，０００ポイズであった。ＰＥＩ樹脂とＦＥＰ樹脂とを攪拌混合して攪拌混合物を調製したら、この攪拌混合物を実施例１と同様の方法により成形材料に調製してその一軸伸長粘度を測定した。

次いで、成形材料を１６０℃に加熱した排気口付きの熱風オーブン中に２４時間静置して乾燥させ、実施例１と同様の方法により薄いフィルムキャパシタ用フィルムを帯形に成形した。成形材料をセットする際には、窒素ガスを５２０Ｌ／分供給した。また、成形材料の乾燥の際の含水率は２７１ｐｐｍ成形材料であった。また、単軸溶融押出機の温度は３２０〜３４０℃、Ｔダイスの温度は３４０℃、単軸溶融押出機とＴダイスとを連結する連結管の温度は３４０℃に調整した。また、成形材料の温度は、Ｔダイス入口の樹脂温度を測定したところ、３４０℃だった。

フィルムキャパシタ用フィルムを帯形に成形したら、実施例１と同様、成形したフィルムキャパシタ用フィルムの両側部をスリット刃で裁断して巻取管に順次巻き取ることにより、長さ１０００ｍ、幅２５０ｍｍ、厚さ３．６μｍのフィルムキャパシタ用フィルムを製造し、実施例１と同様の方法によりフィルムキャパシタ用フィルムの表面性を評価し、絶縁破壊電圧を測定して表１にまとめた。

〔実施例４〕
表１に示す所定量のＰＥＩ樹脂［ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックスジャパン社製：商品名ＵｌｔｅｍＣＲＳ５００１−１０００］とＦＥＰ樹脂［ダイキン工業社製：商品名ネオフロンＦＥＰＮＰ−１０２］とをタンブラーミキサーにより３０分間攪拌混合した。ネオフロンＦＥＰＮＰ−１０２の溶融粘度は１１，７００ポイズであった。

ＰＥＩ樹脂とＦＥＰ樹脂とを攪拌混合して攪拌混合物を調製したら、この攪拌混合物を実施例１と同様の方法により成形材料に調製し、この成形材料の一軸伸長粘度を測定した。

次いで、成形材料を１６０℃に加熱した排気口付きの熱風オーブン中に２４時間静置して乾燥させ、実施例１と同様の方法により薄いフィルムキャパシタ用フィルムを帯形に成形した。この場合にも、窒素ガスを５２０Ｌ／分供給した。また、成形材料の乾燥時の含水率は２６４ｐｐｍであった。また、単軸溶融押出機の温度は３２０〜３４０℃、Ｔダイスの温度は３４０℃、単軸溶融押出機とＴダイスとを連結する連結管の温度は３４０℃に調整した。また、成形材料の温度については、Ｔダイス入口の樹脂温度を測定したところ、３４０℃だった。

フィルムキャパシタ用フィルムを帯形に成形したら、実施例１と同様、成形したフィルムキャパシタ用フィルムの両側部をスリット刃で裁断して巻取管に順次巻き取ることにより、長さ１０００ｍ、幅２５０ｍｍ、厚さ６．５μｍのフィルムキャパシタ用フィルムを製造し、実施例１と同様の方法によりフィルムキャパシタ用フィルムの表面性を評価し、かつ絶縁破壊電圧を測定して表１にまとめた。

〔比較例１〕
先ず、表２に示す所定量のＰＥＩ樹脂［ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックスジャパン社製：商品名Ｕｌｔｅｍ１０１０−１０００］とＰＦＡ樹脂［旭硝子社製：商品名フレオンＰＦＡＰ−６２ＸＰ］とをタンブラーミキサーにより３０分間攪拌混合して攪拌混合物を調製し、この攪拌混合物を実施例１と同様の方法により成形材料に調製し、この成形材料の一軸伸長粘度を測定した。

次いで、成形材料を１６０℃に加熱した排気口付きの熱風オーブン中に２４時間静置して乾燥させ、実施例１と同様の方法により薄いフィルムキャパシタ用フィルムを帯形に成形した。単軸溶融押出機に成形材料をセットする際には、単軸溶融押出機に窒素ガス５２０Ｌ／分を供給した。また、成形用材料の乾燥の際の含水率は３１６ｐｐｍであった。また、単軸溶融押出機の温度は３２０〜３４０℃、Ｔダイスの温度は３４０℃、単軸溶融押出機とＴダイスとを連結する連結管の温度は３４０℃に調整した。成形材料の温度は、Ｔダイス入口の温度を測定することとし、３４０℃であった。

フィルムキャパシタ用フィルムを成形したら、以後は上記実施例と同様にしようとしたが、フィルムキャパシタ用フィルムの成形中にドローレゾナンスが激しく発生し、フィルムキャパシタ用フィルムの端部が波状に暴れ、４１９ｍの長さを製造した時点で端部より破断してしまった。やむなく、長さ４１９ｍ、幅２５０ｍｍ、厚さ５．３μｍのフィルムキャパシタ用フィルムの製造を止めた。その後、実施例１と同様の方法により、フィルムキャパシタ用フィルムの表面性を評価するとともに、絶縁破壊電圧を測定して表２にまとめた。その他の部分については、実施例１と同様とした。

〔比較例２〕
表２に示す所定量のＰＥＩ樹脂［ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックスジャパン社製：商品名ＵｌｔｅｍＣＲＳ５００１−１０００］とＥＦＰ樹脂［ダイキン工業社製：商品名ネオフロンＦＥＰＮＰ−２１］とをタンブラーミキサーにより３０分間攪拌混合して攪拌混合物を調製し、この攪拌混合物を実施例１と同様の方法により成形材料に調製してその一軸伸長粘度を測定した。

次いで、成形材料を１６０℃に加熱した排気口付きの熱風オーブン中に２４時間静置して乾燥させ、実施例１と同様の方法により薄いフィルムキャパシタ用フィルムを帯形に成形しようとした。成形材料の乾燥の際の含水率は２３０ｐｐｍだった。また、実施例１同様、窒素ガスを供給した。

１０μｍ以下の厚さを有するフィルムキャパシタ用フィルムを成形しようとしたが、ダイ１２から押し出される溶融混練物の溶融伸びが非常に小さく、ダイスと金属ロールとの間で溶融混練物が破断し、１０μｍ以下の厚さを有するフィルムキャパシタ用フィルムを成形することができなかった。したがって、フィルムキャパシタ用フィルムの絶縁破壊電圧の測定を断念した。

表１、表２中の１０１０はＰＥＩ樹脂〔ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックスジャパン社製：商品名Ｕｌｔｅｍ１０１０−１０００〕、ＣＲＳ５００１はＰＥＩ樹脂〔ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックスジャパン社製：商品名ＵｌｔｅｍＣＲＳ５００１−１０００〕を示す。また、Ｐ−６２ＸＰはＰＦＡ樹脂〔旭硝子社製商品名：フレオンＰＦＡＰ−６２ＰＸ〕、Ｐ−６５ＰはＰＦＡ樹脂〔旭硝子社製商品名：フレオンＰＦＡＰ−６５Ｐ〕、ＮＰ−２１はＦＥＰ樹脂〔ダイキン工業社製商品名：ネオフロンＦＥＰＮＰ−２１〕、ＮＰ−１０２はＦＥＰ樹脂〔ダイキン工業社製商品名：ネオフロンＦＥＰＮＰ−１０２〕である。

〔結果〕
実施例と比較例１のフィルムキャパシタ用フィルムは共に絶縁破壊電圧が２５０Ｖ／μｍ以上であったが、比較例１の場合には、厚さ１０μｍ以下の薄膜のフィルムキャパシタ用フィルムを安定して製造できなかった。

比較例２の場合には、厚さ１０μｍ以下の薄膜のフィルムキャパシタ用フィルムを製造できなかった。以上から明らかなように、実施例のフィルムキャパシタ用フィルムは、１０μｍ以下の薄膜に製造することができ、しかも、優れた絶縁破壊電圧を有し、フィルムキャパシタ用として最適である。

１成形材料
１０溶融押出成形機
１２ダイス
２０フィルムキャパシタ用フィルム
３０引取機
３１圧着ロール
３２金属ロール（冷却ロール）
４０巻取機
４１巻取管
５０スリット刃
５１テンションロール

Claims

成形材料を溶融押出成形機に投入してダイスからフィルムキャパシタ用フィルムを押し出し、この押し出したフィルムキャパシタ用フィルムを圧着ロールと冷却ロールとの間に挟んで冷却し、冷却した厚さ１０μｍ以下のフィルムキャパシタ用フィルムを巻取機に巻き取るフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法であって、
成形材料を、ガラス転移点が２００℃以上で絶縁破壊電圧が１００Ｖ／μｍ以上のポリエーテルイミド樹脂にフッ素樹脂を添加することにより調製し、この成形材料の一軸伸長粘度を６，０００Ｐａ・ｓ〜２０，０００Ｐａ・ｓの範囲内とすることを特徴とするフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法。
請求項１記載のフィルムキャパシタ用フィルムの製造方法により製造されたことを特徴とするフィルムキャパシタ用フィルム。