JP5798610B2 - 高い絶縁破壊電圧性を有するプラスチックフィルム - Google Patents
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Description
エネルギー密度E=0.5×ε×ε0×BDV2
(式中、BDVは絶縁破壊電圧(V/μm)を表し、εはフィルムの理論的な比誘電率(単純に「誘電率」とも称される)を表し、ε0は絶対誘電率を表す。)
−少なくとも1種のポリエステルおよび/またはポリカーボネートを含むマトリックス相を少なくとも50重量%と、
−前記マトリックス相を構成する少なくとも1種のポリエステルおよび/またはポリカーボネートと混和可能かつ相溶可能であり、マトリックス相中に相分離構造を形成している、少なくとも1種のポリエステルおよび/またはポリカーボネートと、
を有する混合物で構成され、前記混合物は相溶剤を有していない延伸フィルムに関する。
a)混和可能かつ相溶可能なポリエステルおよび/またはポリカーボネートの混合物であって、少なくとも1種のポリマーの含有率が少なくとも50重量%である混合物を用意する工程と、
b)少なくとも1種のポリマーがノジュール(島状)の形態で分散するようにフィルムを形成する工程と、
c)前記分散した少なくとも1種のポリマーがプレートレットの形態になるようにフィルムを延伸する工程と、
d)フィルムを加熱する工程と、
を含む。
1/εm=Σiwi/εmi
(式中、εmはマトリックス相の「平均」比誘電率を表し、wiはマトリックス相に含まれるi種類目のポリマーの重量百分率を表し、εmiはマトリックス相に含まれるi種類目のポリマーの比誘電率を表す。)
a)2種類のポリマーが、互いに相溶可能であり、かつ、二相系へ加工することが可能である。
b)2種類のポリマー間の相溶および共重合が、二相間の界面でのみ生じる。
c)界面での相溶および共重合により、一次フィルムの形成工程及び後続の延伸工程において二相間にボイドが生じない。
a)ポリエチレンテレフタレート(PET)およびポリカーボネート(PC)、または
b)ポリブチレンテレフタレート(PBT)およびポリカーボネート(PC)
を含むブレンドを15〜45%含み、マトリックス相として、ポリエチレンテレフタレート(PET)を55〜85%含む。本明細書における百分率(%)は、基本的に、混合物の重量に対する重量%とする。
−前記分散相は、ポリエステルおよびポリカーボネートからなる群から選択される少なくとも2種のポリマーを含み、
−前記マトリックス相は、ポリエチレンテレフタレート(PET)およびポリエチレンナフタレート(PEN)からなる群から選択されるポリエステルを含み、かつ、
マトリックス相に含まれるポリエステルのガラス転移温度をTgmとして、分散相に含まれる各ポリマーのガラス転移温度がTgm+10℃からTgm+40℃である。PETのガラス転移温度は約75℃である。PENのガラス転移温度は約125℃である。特に好ましい混合物は、マトリックス相としてポリエチレンテレフタレート(PET)を有する。
−少なくとも1種のポリエステルの分散相が、分散相とは異なる少なくとも1種のポリエステルを含むマトリックス相中に分散した構造、
−少なくとも1種のポリカーボネートの分散相が、分散相とは異なる少なくとも1種のポリカーボネートを含むマトリックス相中に分散した構造、
−少なくとも1種のポリエステルの分散相が、少なくとも1種のポリカーボネートを含むマトリックス相中に分散した構造、または
−少なくとも1種のポリカーボネートの分散相が、少なくとも1種のポリエステルを含むマトリックス相中に分散した構造。
[(加熱前の長さ−加熱後の長さ)/加熱前の長さ]×100
エネルギー密度E=0.5×ε×ε0×BDV2
(式中、BDVは絶縁破壊電圧(V/μm)を表し、εは、ブレンドの組成に基づいた、当該ブレンドの理論的な比誘電率を表す。)
1/ε=Σiwi/εi
(式中、εはフィルムの比誘電率を表し、wiはフィルムのi種類目の成分の重量%を表し、εiは、分散相に含まれるi種類目の成分の、温度25℃および周波数1kHzでの比誘電率を表す。
50%ジクロロエタン(DCE)/トリフルオロ酢酸溶液中の固有粘度が0.63dl/gのポリエチレンナフタレート(PEN)ポリマーを、二軸押出機で押し出し、スロットダイでポリマーを流延して急冷ドラム上で冷却することにより、流延フィルムを得る。この流延フィルムを、実験室レベルの延伸機(Brueckner社製、T.M Long社製、Inventure laboratory社製などから購入可能)を用いて同時二軸延伸する。このとき、フィルムはクリップによって把持され、当該クリップは機械軸方向またはこれに直交する方向に同時にまたは段階的に移動する。この延伸は、145〜155℃の温度範囲で、延伸比3.5×3.5倍で行う。
50%ジクロロエタン(DCE)/トリフルオロ酢酸溶液中の固有粘度が0.63dl/gのポリエチレンナフタレート(PEN)と、ポリカーボネート(PC)「Makrolon(登録商標)2408」とを、これらポリマーの混合物の総重量を基準として90重量%/10重量%の量で、二軸押出機を用いて混合する。
50%ジクロロエタン(DCE)/トリフルオロ酢酸溶液中の固有粘度が0.63dl/gのポリエチレンナフタレート(PEN)と、ポリカーボネート(PC)「Makrolon(登録商標)2408」とを、これらポリマーの混合物の総重量を基準として70重量%/30重量%の量で、二軸押出機を用いて混合する。延伸条件は実験例2と同様の内容である。
50%ジクロロエタン(DCE)/トリフルオロ酢酸溶液中の固有粘度が0.63dl/gのポリエチレンナフタレート(PEN)と、ポリカーボネート(PC)「Makrolon(登録商標)3108」とを、これらポリマーの混合物の総重量を基準として90重量%/10重量%の量で、二軸押出機を用いて混合する。延伸条件は実験例2と同様の内容である。
50%ジクロロエタン(DCE)/トリフルオロ酢酸溶液中の固有粘度が0.63dl/gのポリエチレンナフタレート(PEN)と、ポリカーボネート(PC)「Makrolon(登録商標)3108」とを、これらポリマーの混合物の総重量を基準として70重量%/30重量%の量で、二軸押出機を用いて混合する。延伸条件は実験例2と同様の内容である。
50%ジクロロエタン(DCE)/トリフルオロ酢酸溶液中の固有粘度が0.63dl/gのポリエチレンナフタレート(PEN)と、ポリカーボネート(PC)「Makrolon(登録商標)3108」と、ポリカーボネート(PC)「Makrolon(登録商標)2408」とを、これらポリマーの混合物の総重量を基準として70重量%/15重量%/15重量%の量で、二軸押出機を用いて混合する。延伸条件は実験例2と同様の内容である。
50%ジクロロエタン(DCE)/トリフルオロ酢酸溶液中の固有粘度が0.63dl/gのポリエチレンナフタレート(PEN)と、ポリカーボネート(PC)「Makrolon(登録商標)2408」と、ポリエチレンテレフタレート(PET)とを、これらポリマーの混合物の総重量を基準として70重量%/20重量%/10重量%の量で、二軸押出機を用いて混合する。延伸条件は、延伸温度を150〜160℃とする点以外は、実験例2と同じである。
50%ジクロロエタン(DCE)/トリフルオロ酢酸溶液中の固有粘度が0.63dl/gのポリエチレンナフタレート(PEN)と、ポリカーボネート(PC)「Makrolon(登録商標)3108」とを、これらポリマーの混合物の総重量を基準として65重量%/35重量%の量で、二軸押出機を用いて混合する。延伸条件は、延伸温度を150〜160℃とする点以外は実験例2と同じである。
50%ジクロロエタン(DCE)/トリフルオロ酢酸溶液中の固有粘度が0.63dl/gのポリエチレンナフタレート(PEN)と、ポリカーボネート(PC)「Makrolon(登録商標)3108」とを、これらポリマーの混合物の総重量を基準として60重量%/40重量%の量で、二軸押出機を用いて混合する。延伸条件は、延伸温度を150〜160℃とする点以外は実験例2と同じである。
50%ジクロロエタン(DCE)/トリフルオロ酢酸溶液中の固有粘度が0.63dl/gのポリエチレンナフタレート(PEN)と、ポリカーボネート(PC)「Makrolon(登録商標)3108」とを、これらポリマーの混合物の総重量を基準として80重量%/20重量%の量で、二軸押出機を用いて混合する。延伸条件は、延伸温度を150〜160℃とする点以外、実験例2と同じである。
40%トリクロロエタン(TCE)/フェノール溶液中の固有粘度が0.59dl/gのポリエチレンテレフタレート(PET)と、ポリカーボネート(PC)およびポリエステルで構成される、単一のガラス転移温度100.8℃を有する非結晶性のブレンドとを、これらポリマーの混合物の総重量を基準として70重量%/30重量%の量で、二軸押出機を用いて混合する。延伸条件は、延伸温度を105〜115℃とする点以外は実験例2と同じである。
40%トリクロロエタン(TCE)/フェノール溶液中の固有粘度が0.56dl/gのポリエチレンテレフタレート(PET)と、ポリシクロヘキサン−ジメタノール−テレフタレート(PCT)の共重合体「Eastmann A150(登録商標)」とを、これらポリマーの混合物の総重量を基準として70重量%/30重量%の量で、二軸押出機を用いて混合する。延伸条件は、延伸温度を95〜105℃とする点以外、実験例2と同じである。
50%ジクロロエタン(DCE)/トリフルオロ酢酸溶液中の固有粘度が0.63dl/gのポリエチレンナフタレート(PEN)と、40%トリクロロエタン(TCE)/フェノール溶液中の固有粘度が0.55dl/gのポリエチレンテレフタレート(PET)とを、これらポリマーの混合物の総重量を基準として85重量%/15重量%の量で、二軸押出機を用いて混合する。
ポリブチレンテレフタレート(PBT)47.5重量%と、イソフタレート系の共重合ポリエステル52.5重量%とを、二軸押出機を用いて混合し、ポリマー混合物を得る。この混合物を、押出機および溶融システムの両方で共重合反応を生じるように加工する。このようにして得られた流延フィルムを延伸にかける。典型的な延伸温度は、70〜100℃である。流延フィルムおよび延伸フィルムのいずれの状態においても、このフィルムは均質な構造を示す。上記の組成で構成される4μmのフィルムは、絶縁破壊電圧が356V/μmであり、エネルギー密度が1.85J/cm3である。この比較実験例から、共重合ポリエステルを単一の成分として含む場合、絶縁破壊電圧およびエネルギー密度がいずれも低くなることは明白である。
なお、本発明は、実施態様として以下の内容を含んでいてもよい。
[実施態様1]
少なくとも1種のポリエステルおよび/またはポリカーボネートを含む分散相が、前記分散相の少なくとも1種のポリエステルおよび/またはポリカーボネートとは異なる、少なくとも1種のポリエステルおよび/またはポリカーボネートを含むマトリックス相中にプレートレットの形態で分散しており、前記分散相のポリエステルおよび/またはポリカーボネートの含有率が、50重量%未満である延伸フィルム。
[実施態様2]
実施態様1において、フィルム厚みが、0.3〜25μm、好ましくは0.9〜6μm、より好ましくは2〜4μmである延伸フィルム。
[実施態様3]
実施態様1または2において、前記プレートレットの最大寸法が、10μm未満、好ましくは5μm未満、より好ましくは1μm未満である延伸フィルム。
[実施態様4]
−少なくとも1種のポリエステルおよび/またはポリカーボネートを含むマトリックス相を少なくとも50重量%と、
−前記マトリックス相を構成する少なくとも1種のポリエステルおよび/またはポリカーボネートと混和可能かつ相溶可能であり、マトリックス相中に相分離構造を形成している、少なくとも1種のポリエステルおよび/またはポリカーボネートと、
を有する混合物で構成され、前記混合物は相溶剤を有していない、延伸フィルム。
[実施態様5]
実施態様1から4のいずれか一項において、少なくとも1種のポリエステルおよび/またはポリカーボネートを含む前記マトリックス相において、ポリエステルが、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリブチレンイソフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリトリメチレンイソフタレート、ポリトリメチレンナフタレート、ポリ(シクロへキシレン−ジメタノール−テレフタレート)(PCT)、ポリ(メチレン−1,3−プロピレン−テレフタレート)、ポリへキサメチレンテレフタレート、ポリイソソルビドテレフタレート、ポリヘキサメチレンナフタレート、ポリアリレート(Par)、これらの共重合体、これらの混合物、および液晶ポリエステルで構成された群から選択される延伸フィルム。
[実施態様6]
実施態様1から5のいずれか一項において、少なくとも1種のポリエステルおよび/またはポリカーボネートを含む前記マトリックス相において、ポリカーボネートが、ポリプロピレンカーボネート(PPC)、ポリフタレートカーボネート、ジフェニルポリカーボネート(DPC)、ポリエチレンテレフタレートカーボネート、ポリエチレンカーボネート、これらの共重合体、およびこれらの混合物で構成された群から選択される延伸フィルム。
[実施態様7]
実施態様1から6のいずれか一項において、マトリックス相中に分散している少なくとも1種のポリエステル、またはマトリックス相と混和可能かつ相溶可能な少なくとも1種のポリエステルが、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリブチレンイソフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリトリメチレンイソフタレート、ポリトリメチレンナフタレート、ポリ(シクロへキシレン−ジメタノール−テレフタレート)(PCT)、ポリ(メチレン−1,3−プロピレン−テレフタレート)、ポリへキサメチレンテレフタレート、ポリイソソルビドテレフタレート、ポリヘキサメチレンナフタレート、ポリアリレート(Par)、これらの共重合体、これらの混合物、および液晶ポリエステルで構成された群から選択される延伸フィルム。
[実施態様8]
実施態様1から7のいずれか一項において、マトリックス相中に分散している少なくとも1種のポリカーボネート、またはマトリックス相と混和可能かつ相溶可能な少なくとも1種のポリカーボネートが、ポリプロピレンカーボネート(PPC)、ポリフタレートカーボネート、ジフェニルポリカーボネート(DPC)、ポリエチレンテレフタレートカーボネート、ポリエチレンカーボネート、これらの共重合体、およびこれらの混合物で構成された群から選択される延伸フィルム。
[実施態様9]
実施態様1から8のいずれか一項において、マトリックス相中に分散している少なくとも1種のポリエステルおよび/またはポリカーボネート、またはマトリックス相と混和可能かつ相溶可能な少なくとも1種のポリエステルおよび/またはポリカーボネートが、比誘電率が1〜6未満、好ましくは1〜4、より好ましくは2〜4、さらに好ましくは2.5〜3.5のポリマーから選択される延伸フィルム。
[実施態様10]
実施態様1から9のいずれか一項において、二軸延伸フィルムである延伸フィルム。
[実施態様11]
実施態様1から10のいずれか一項において、面積5cm×5cmで測定された絶縁破壊電圧が、370V/μmを超えており、好ましくは、440〜550V/μmである延伸フィルム。
[実施態様12]
実施態様1から11のいずれか一項において、エネルギー密度が2.0J/cm3を超えており、好ましくは2.5〜3.5J/cm3であり、より好ましくは3.5〜4.5J/cm3である延伸フィルム。
[実施態様13]
実施態様1から12のいずれか一項において、フィラー粒子を60,000ppm以下含む延伸フィルム。
[実施態様14]
実施態様1から12のいずれか一項において、フィラーを含まない延伸フィルム。
[実施態様15]
実施態様1から14のいずれか一項において、機械軸方向(MD)またはこれに直交する方向(TD)の弾性率が、1000N/mm2を超えており、好ましくは2500〜4000N/mm2である延伸フィルム。
[実施態様16]
実施態様1から15のいずれか一項において、機械軸方向(MD)の収縮率およびこれに直交する方向(TD)の収縮率が、150℃で5%未満であり、かつ、200℃で15%未満である延伸フィルム。
[実施態様17]
実施態様1から3および実施態様5から16のいずれか一項において、分散相が、ポリエステルおよびポリカーボネートからなる群から選択される少なくとも2種のポリマーで構成され、マトリックス相が、ポリエチレンテレフタレート(PET)およびポリエチレンナフタレート(PEN)からなる群から選択されるポリエステルで構成され、前記分散相はプレートレットを形成しており、マトリックス相のポリエステルのガラス転移温度をTgmとして、分散相の各ポリマーのガラス転移温度がTgm+10℃からTgm+40℃の範囲に存在する延伸フィルム。
[実施態様18]
実施態様17において、分散相がポリカーボネートとポリエステルとの混合物であり、かつ、マトリックス相のポリエステルがポリエチレンテレフタレート(PET)である延伸フィルム。
[実施態様19]
実施態様18において、分散相に含まれるポリエステルが、ポリエチレンテレフタレート(PET)またはポリブチレンテレフタレート(PBT)である延伸フィルム。
[実施態様20]
実施態様1から16のいずれか一項において、分散相または分離相が、ポリシクロヘキサン−ジメタノール−テレフタレート(PCT)の共重合体で構成されており、かつ、マトリックス相に含まれるポリエステルがポリエチレンテレフタレート(PET)である延伸フィルム。
[実施態様21]
実施態様1から16のいずれか一項において、分散相または分離相が、ポリカーボネート(PC)で構成されており、かつ、マトリックス相に含まれるポリエステルがポリエチレンナフタレート(PEN)である延伸フィルム。
[実施態様22]
実施態様1から21のいずれか一項に記載の延伸フィルムを誘電体フィルムとして備えるコンデンサー。
[実施態様23]
実施態様1から21のいずれか一項に記載の延伸フィルムの、酸素バリアとしての使用。
[実施態様24]
実施態様1から21のいずれか一項に記載の延伸フィルムの、絶縁フィルムとしての使用。
[実施態様25]
実施態様17から21のいずれか一項に記載の延伸フィルムの、200Vを超える電圧および120℃を超える温度で動作する電力用コンデンサーの絶縁フィルムとしての使用。
[実施態様26]
延伸フィルムを製造する方法であって、
a)混和可能かつ相溶可能なポリエステルおよび/またはポリカーボネートの混合物であって、少なくとも1種のポリマーの含有率が少なくとも50重量%である混合物を用意する工程と、
b)少なくとも1種のポリマーがノジュールの形態で分散するようにフィルムを形成する工程と、
c)前記分散した少なくとも1種のポリマーがプレートレットの形態になるようにフィルムを延伸する工程と、
d)フィルムを加熱する工程と、
を含む、延伸フィルムの製造方法。
[実施態様27]
実施態様26において、フィルムが二軸延伸される、延伸フィルムの製造方法。
[実施態様28]
実施態様26において、フィルムが同時延伸される、延伸フィルムの製造方法。
[実施態様29]
実施態様26または28において、延伸比が2〜7倍、好ましくは3.5〜4.5倍である、延伸フィルムの製造方法。
[実施態様30]
実施態様26から29のいずれか一項において、工程c)が、混合物に含まれるポリマーの最も高いガラス転移温度をTgとして、Tg+5℃からTg+30℃の温度で行われる、延伸フィルムの製造方法。
[実施態様31]
実施態様26から30のいずれか一項において、工程d)が、混合物に含まれるポリマーの最も高い融点をTmとして、Tm−80℃からTm−10℃の温度、好ましくはTm−70℃からTm−20℃の温度で行われる、延伸フィルムの製造方法。
[実施態様32]
実施態様23から28のいずれか一項において、混合物を構成するポリエステルの溶融粘度が、混合物に含まれるポリマーの最も高い融点をTmとして、温度Tmで50Pa・sから5000Pa・sである、延伸フィルムの製造方法。
[実施態様33]
少なくとも1種のポリマーを含む分散相を、少なくとも1種の異なるポリマーを含むマトリックス相中に有する延伸フィルムの、コンデンサーフィルムの絶縁破壊電圧を増加させる使用であって、
前記分散相のポリマーは、比誘電率が6未満であり、かつ、前記延伸フィルムにプレートレットの形態で50重量%未満含まれている使用。
[実施態様34]
実施態様33において、分散相の各ポリマーの比誘電率とマトリックス相の平均比誘電率との差の絶対値が2未満、好ましくは1未満である使用。
Claims (8)
- 少なくとも1種のポリエステルおよび/またはポリカーボネートを含む分散相が、前記分散相の少なくとも1種のポリエステルおよび/またはポリカーボネートとは異なる、少なくとも1種のポリエステルおよび/またはポリカーボネートを含むマトリックス相中にプレートレットの形態で分散しており、前記分散相のポリエステルおよび/またはポリカーボネートの含有率が、50重量%未満である延伸フィルムを誘電体フィルムとして備え、前記プレートレットの最小寸法に対する最大寸法の比が、少なくとも2であるコンデンサー。
- 請求項1において、延伸フィルムのフィルム厚みが、0.3〜25μmであり、ポリカーボネート(PC)を含む分散相が、ポリエチレンナフタレート(PEN)を含むマトリックス相中にプレートレットの形態で分散しており、前記ポリカーボネートの含有率が、50重量%未満であるコンデンサー。
- 請求項1において、延伸フィルムについて、フィルム厚みが、0.3〜25μmであり、
分散相が、ポリエステル、ポリカーボネートおよびその共重合体からなる群から選択される少なくとも2種のポリマーで構成されるとともに、マトリックス相中に存在し、
前記マトリックス相が、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)およびその共重合体からなる群から選択されるポリエステルで構成され、
前記分散相はプレートレットを形成しており、前記分散相のポリエステルおよび/またはポリカーボネートの含有率が、50重量%未満であり、
示差走査熱量(DSC)測定法により昇温走差速度20(℃/分)で測定したマトリックス相のポリエステルのガラス転移温度をTgmとして、分散相の各ポリマーのガラス転移温度がTgm+10℃からTgm+40℃の範囲に存在するコンデンサー。 - 請求項1から3のいずれか一項において、延伸フィルムのフィルム厚みが、0.9〜6μmであるコンデンサー。
- 請求項1から4のいずれか一項において、延伸フィルムについて、マトリックス相中に分散している少なくとも1種のポリエステルおよび/またはポリカーボネート、またはマトリックス相と混和可能かつ相溶可能な少なくとも1種のポリエステルおよび/またはポリカーボネートが、比誘電率が1〜6未満であるコンデンサー。
- 請求項1から5のいずれか一項において、延伸フィルムが二軸延伸フィルムであるコンデンサー。
- 請求項1から6のいずれか一項において、延伸フィルムについて、面積5cm×5cmで測定された絶縁破壊電圧が、370V/μmを超えているコンデンサー。
- 請求項7において、延伸フィルムについて、エネルギー密度が2.0J/cm3を超えているコンデンサー。
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