JP6120180B2 - コンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム、金属化フィルム、およびフィルムコンデンサ - Google Patents

コンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム、金属化フィルム、およびフィルムコンデンサ Download PDF

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Description

本発明は、包装用や工業用等に好適な二軸延伸ポリプロピレンフィルムに関するものであり、さらに詳しくはコンデンサ用誘電体として高い耐電圧性、好適な素子加工性に優れた二軸延伸ポリプロピレンフィルム、ならびに該二軸延伸ポリプロピレンフィルムを使用する金属化フィルムおよびフィルムコンデンサに関する。
二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、透明性、機械特性、電気特性等に優れるため、包装用途、テープ用途、ケーブルラッピングやコンデンサをはじめとする電気用途等の様々な用途に用いられている。
この中でもコンデンサ用途に関し、二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、その優れた耐電圧特性、低損失特性から直流用途、交流用途に限らず高電圧コンデンサ用に特に好ましく用いられている。
最近では、各種電気設備がインバーター制御されるようになりつつあり、それに伴いコンデンサの小型化、大容量化の要求が一層強まってきている。そのような市場、特に自動車用途（ハイブリッドカー用途を含む）の要求を受け、二軸延伸ポリプロピレンフィルムの耐電圧性や保安性（セルフヒーリング性）や素子加工性を向上させつつ、一層のフィルム薄膜化が必須な状況となってきている。
かかる二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、耐電圧性、保安性、素子加工性の観点から表面を適度に粗面化する必要があるが、これは特にフィルムの滑り性や油含浸性の向上あるいは蒸着コンデンサにおいては保安性を付与するため特に重要である。ここで、保安性とは、該誘電体フィルム上に形成した金属蒸着膜を電極とする金属蒸着コンデンサにおいて、異常放電時に蒸着金属が放電エネルギーによって飛散することで絶縁性を回復させ、ショートを防止することでコンデンサの機能を維持し、あるいはコンデンサの破壊を防止する機能であり、安全性の側面からも極めて有用な機能である。
かかる粗面化方法としては、これまでエンボス法やサンドブラスト法などの機械的方法、溶剤によるケミカルエッチング等の化学的方法、ポリエチレン等の異種ポリマーを混合したシートを延伸する方法、β晶を生成させたシートを延伸する方法（例えば特許文献１、２参照）等が提案されている。
しかし、機械的方法および化学的方法では粗さ密度が低くなり、β晶を生成させたシートを延伸する方法では粗大突起が生じやすくなるため、粗さ密度、粗大突起、突起個数という点で必ずしも十分とはいえない場合があった。また、これらの方法で粗面化したフィルムは、コンデンサ形成時にフィルム層間への油含浸が不十分となり部分的に未含浸部分を生じやすく、コンデンサ寿命が低下する場合があった。また、ポリエチレン等の異種ポリマーを配合したシートを延伸する方法では、コンデンサ形成時に気泡の残存は少ないが、該フィルムをリサイクルした場合に異種ポリマーが悪影響を及ぼす場合があり、リサイクル性に劣るという問題があった。
さらに、いずれの方法による二軸延伸ポリプロピレンフィルムも、電位傾度が４００Ｖ／μｍ以上というコンデンサの非常に厳しい使用条件のもとでは、耐電圧性と保安性が充分でなく、信頼性・寿命の面で問題を生じることがあった。ここで電位傾度とは誘電体フィルムに印加された電圧を該フィルム厚みで除したものであり、単位フィルム厚み当たりの印加電圧である。
一方、粗さ密度や突起の均一性については、高溶融張力ポリプロピレンを添加したフィルム（例えば特許文献３、４、５参照）が提案されている。このうち、特許文献３、４においては、粗さ密度や突起の均一性については効果が見られるものの、フィルム表裏の突起高さを厳密に制御するには至っておらず、特に自動車用途に求められる高い耐電圧性と保安性、素子加工性すべてを十分満たすものではなかった。
さらに、特許文献５ではフィルム表裏の粗面化度をコントロールした二軸延伸ポリプロピレンフィルムとその製造方法について開示されている。しかし、特許文献５の技術は、比較的厚いフィルムを対象としており、本発明の目的であるフィルムの薄膜化においては、適用が困難であり、また本発明において対象としているような高い耐電圧性を十分に満たす物ではなかった。また、フィルム両面を微細に粗面化し、かつフィルム表裏の突起高さを制御するには該方法では不十分であり困難である。
さらにまた、少なくとも片面のフィルム表面における粗さを規定した特許文献６、７については、微細な粗面を形成する方法として、キャスト原反シートのβ晶分率を所定範囲内とすることで、素子巻き性と耐圧性とをバランスさせることができるとされている。しかし、その製造方法は、フィルム両面の粗面化度を十分コントロールできるものではなく、かつ得られたフィルムの微細な粗面程度では、特に自動車用途に求められる高い耐電圧性と保安性、素子加工性すべてを十分満たすものではなかった。
特開昭５１−６３５００号公報 特開２００１−３２４６０７号公報 特開２０１１−１２２１４３号公報 国際公開ＷＯ２０１２／００２１２３号公報 特開２０１１−１２２１４２号公報 特開２００７−３０８６０４号公報 特開２００８−１３３４４６号公報
本発明者らは、上記の課題を解決するため鋭意検討の結果、本発明に想到したものである。本発明は、特に高電圧用コンデンサ用途において優れた耐電圧性と保安性、信頼性を発揮し、なおかつ安定した素子加工性を確保する二軸延伸ポリプロピレンフィルム、金属化フィルム、およびフィルムコンデンサを提供せんとするものである。
上記課題を解決するための本発明は以下の特徴を有する。
（１）両面に突起を有するコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムであって、厚みｔ１（μｍ）が１〜３μｍであり、一方のフィルム表面をＡ面、他方の面をＢ面としたとき、下記式（１）〜（４）を全て満足しているコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム。
｜Ｐａ−Ｐｂ｜≧２００ ・・・（１）
０．３５０≦Ｐａ／ＳＲｚＡ≦０．７００ ・・・（２）
５００ｎｍ≦ＳＲｚＡ≦１，２００ｎｍ ・・・（３）
５０ｎｍ≦ＳＲｚＢ＜５００ｎｍ ・・・（４）
上記式（１）〜（４）において、ＰａはＡ面に存在する突起の０．１ｍｍ２あたりの個数を意味し、ＰｂはＢ面に存在する突起の０．１ｍｍ２あたりの個数を意味する。ＳＲｚＡはＡ面の１０点平均粗さを意味し、ＳＲｚＢはＢ面の１０点平均粗さを意味する。
（２）Ａ面の中心線平均粗さ（ＳＲａＡ）が、２５ｎｍ以上かつ４５ｎｍ以下である、上記（１）に記載のコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム。
（３）Ｂ面の中心線平均粗さ（ＳＲａＢ）が１０ｎｍ以上かつ２５ｎｍ以下である、上記（１）または（２）に記載のコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム。
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載のコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムの少なくとも片面に金属膜が設けられてなる金属化フィルム。
（５）金属膜の表面電気抵抗が１〜２０Ω／□である、上記（４）に記載の金属化フィルム。
（６）上記（４）または（５）に記載の金属化フィルムを用いてなるフィルムコンデンサ。
本発明によれば、優れた表面特性を有することにより、薄いフィルムであっても加工適性に優れ、低温（−４０℃）から高温（１１５℃）までの広範囲の雰囲気温度条件下でも高耐電圧性を発揮するコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムを提供することができるので、特にコンデンサ用途に、好ましくは自動車用に好適である。
以下、さらに詳しく本発明の一実施態様に係るコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムおよび金属化フィルム、フィルムコンデンサについて説明する。
本実施態様の二軸延伸ポリプロピレンフィルムは両面に突起を有しており、厚みｔ１が１μｍ〜３μｍである。なお、この厚みは、後述するように、マイクロメータ法による厚みである。また、一方のフィルム表面をＡ面、他方の面をＢ面としたとき、下記式（１）〜（４）を全て満足していることを特徴とする。
｜Ｐａ−Ｐｂ｜≧２００ ・・・（１）
０．３５０≦Ｐａ／ＳＲｚＡ≦０．７００ ・・・（２）
５００ｎｍ≦ＳＲｚＡ≦１，２００ｎｍ ・・・（３）
５０ｎｍ≦ＳＲｚＢ＜５００ｎｍ ・・・（４）
上記式（１）〜（４）において、ＰａはＡ面に存在する突起の０．１ｍｍ２あたりの個数を意味し、ＰｂはＢ面に存在する突起の０．１ｍｍ２あたりの個数を意味する。ＳＲｚＡはＡ面の１０点平均粗さを意味し、ＳＲｚＢはＢ面の１０点平均粗さを意味する。
まず、厚みｔ１について説明する。本実施態様のコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、コンデンサ素子サイズと製膜安定性の点から、マイクロメータ法によるフィルム厚み（ｔ１）が１〜３μｍであることが好ましい。マイクロメータ法によるフィルム厚みは、より好ましくは１．２〜２．５μｍであり、特に好ましくは１．５〜２．３μｍである。フィルムの厚みが１μｍを下回ると、機械的強度や絶縁破壊強度、耐電圧性に劣る場合がある。また、フィルムの厚みが３μｍを超えると、コンデンサ用の誘電体として用いた場合、体積当たりの容量が小さくなり、コンデンサ小型化・軽量化においては不利になる場合がある。
また、本実施態様のフィルムは、以下の式（１）、（２）を満足している。
｜Ｐａ−Ｐｂ｜≧２００ ・・・（１）
０．３５０≦Ｐａ／ＳＲｚＡ≦０．７００ ・・・（２）
上記式（１）、（２）において、ＰａはＡ面に存在する突起の０．１ｍｍ２あたりの個数を意味し、ＰｂはＢ面に存在する突起の０．１ｍｍ２あたりの個数を意味する。ＳＲｚＡは、Ａ面の１０点平均粗さを意味する。
｜Ｐａ−Ｐｂ｜の値が２００以上であれば、より両面の表面格差が拡大され、コンデンサ形成時のフィルム層間間隙において適正な空気層を保持することができる。これによりコンデンサとしての保安性、セルフヒーリング性（自己回復のプロセス）や信頼性を重視する用途では、特に最適なフィルム層間間隙を維持することができ、コンデンサ特性が良好となる。また、（２）式において、Ｐａ／ＳＲｚＡが０．３５０以上０．７００以下であれば、突起密度が高く、均一な突起を形成するためセルフヒーリング性が良好となる。
また、本実施態様のフィルムは、上記（３）式で示すように、Ａ面の１０点平均粗さ（ＳＲｚＡ）が５００ｎｍ以上１，２００ｎｍ以下である。この１０点平均粗さ（ＳＲｚＡ）が５００ｎｍ未満であると、空気抜け不良によりフィルムの巻き取りがうまくいかず、また蒸着工程、スリット工程およびコンデンサ素子巻工程において、搬送時にキズが付きやすくなり欠点となる傾向にある。特に、コンデンサ素子巻工程ではシワが入り易く、層間間隙も狭く局所的な層間密着が発生し電界集中により耐圧が低下し易い。また、１，２００ｎｍを超える場合は、粗大突起により絶縁破壊の低下が生じやすく、フィルム最小厚みが小さくなるため耐電圧性に劣る場合がある。
また、本実施態様のフィルムは、上記（４）式で示すように、Ｂ面の１０点平均粗さ（ＳＲｚＢ）が５０ｎｍ以上５００ｎｍ未満である。この１０点平均粗さ（ＳＲｚＢ）が、５０ｎｍ未満であると、すべり性悪化によりフィルムの巻き取りがうまくいかず、また蒸着工程、スリット工程およびコンデンサ素子巻工程において、搬送時にキズが付きやすくなり欠点となる傾向にある。また、５００ｎｍ以上の場合は、フィルム層間間隙が広くなり絶縁破壊の低下が生じやすく、フィルム最小厚みが小さくなるため耐電圧性に劣る場合がある。
また、ＳＲａＡが２５ｎｍ以上４５ｎｍ以下の場合は、セルフヒーリング性が良くなる場合がある。また、ＳＲａＢが１０ｎｍ以上２５ｎｍ以下の場合は、耐電圧性が良好になる場合がある。
ここで、本発明の技術的背景について説明する。ポリプロピレンフィルムの耐電圧性や保安性、セルフヒーリング性、素子加工性を良好とするには、ポリプロピレンフィルム両面の表面粗さ、突起高さ、突起個数を制御することが重要である。また、フィルム層間間隙の均一性、間隙の大きさ、突起密度、フィルム同士あるいは搬送ロールとのすべり易さが重要であり、素子とした場合のフィルム同士の局所的層間密着や蒸着金属の飛散性、残留ストレスを低減し適正化することが求められる。このため、本発明においては、従来の２次元または３次元の中心線表面粗さや１０点平均粗さのみでは表現できない指標を採用している。すなわち、ＳＲｚＡが５００ｎｍ以上１，２００ｎｍ以下、ＳＲｚＢが５０ｎｍ以上５００ｎｍ未満の範囲にあるフィルムに対して、さらに、突起個数に関する指標を適切な範囲に制御することによって好適な素子加工性および高い耐電圧性、保安性、セルフヒーリング性を得ることが可能となったものである。
一般に、高耐電圧化を行うため表面を平滑にすると、フィルム最小厚みが厚くなり耐電圧性は高まるものの、フィルム層間間隙が狭くなり、かつ蒸着金属とフィルムとの密着性が高まることで保安性、セルフヒーリングが悪化する傾向となる。
本発明は、一方のフィルム表面をＡ面、他方の面をＢ面としたとき、Ａ面の１０点平均粗さ（ＳＲｚＡ）が５００ｎｍ以上１，２００ｎｍ以下であり、Ｂ面の１０点平均粗さ（ＳＲｚＢ）が５０ｎｍ以上５００ｎｍ未満であり、なおかつ下記式（１）、（２）を全て満足することで、フィルム厚みが１〜３μｍと非常に薄いフィルムでありながら、要求される高い耐電圧性と保安性、セルフヒーリング性を両立することが可能となった。
｜Ｐａ−Ｐｂ｜≧２００ ・・・（１）
０．３５０≦Ｐａ／ＳＲｚＡ≦０．７００ ・・・（２）
また、本実施態様の二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、Ａ面の中心線平均粗さ（ＳＲａＡ）が２５ｎｍ以上４５ｎｍ以下であることが好ましい。ＳＲａが２５ｎｍ未満であると空気抜け不良等によりフィルムの巻き取りがうまくいかず、ロール形状に乱れが生じ、スリット工程、コンデンサ素子形成がうまく行かなくなることがある。また、フィルム積層時の層間間隙が狭くなりセルフヒーリング性が低下する場合がある。一方、ＳＲａＡが４５ｎｍを超える場合には、絶縁破壊電圧が低下する恐れがあり、ＳＲａＡは２５ｎｍ〜４５ｎｍであることが好ましい。ＳＲａＡはより好ましくは２６ｎｍ〜４０ｎｍであり、特に好ましくは２８ｎｍ〜３５ｎｍであり、これにより保安性、セルフヒーリング性がよく、加工性に優れたフィルムを得ることが可能となる。
また、本実施態様の二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、Ｂ面の中心線平均粗さ（ＳＲａＢ）が１０ｎｍ以上２５ｎｍ以下であることが好ましい。中心線平均粗さ（ＳＲａＢ）が２５ｎｍより大きいと、フィルムを積層した場合に層間に空気が入り易く、コンデンサ素子の劣化につながることがある。逆にＳＲａＢが１０ｎｍ未満であるとフィルムの滑りが低下し、ハンドリング性に劣ったり、コンデンサ素子に絶縁油を含浸する場合はフィルム層間に絶縁油が均一に浸透せず、連続使用時に容量変化が大きくなることがある。ＳＲａＢはより好ましくは１５ｎｍ〜２３ｎｍであり、特に好ましくは１７ｎｍ〜２２ｎｍであり、これにより高い耐電圧性と加工性に優れたフィルムを得ることができる。
フィルムの一方の面の中心線平均粗さ（ＳＲａＡ、ＳＲａＢ）がそれぞれ上述した範囲であることで、より一層、コンデンサ素子工程における巻き取り性、コンデンサとした際の容量変化が小さく高い耐電圧性が確保され、保安性が改善された優れたフィルムを得ることが可能となる。
上記のように、表面突起高さ、突起密度、突起個数について規定した本実施態様の二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、表面の突起高さの均一性に優れ、しかもそのフィルム表裏で異なる突起個数を有している。そして、このような二軸延伸ポリプロピレンフィルムを用いてコンデンサを製造すれば、たとえ高い電圧帯で絶縁破壊を起こしても、蒸着金属が飛散するための最小限必要なフィルム層間間隙を均一に保持しているので、セルフヒーリング性が良く、コンデンサとしてショート破壊することなくコンデンサ寿命を長期に維持でき、保安性を安定的に発揮できるという安全性に優れた機能を有するものである。
なお、上記の突起高さや突起個数、ＳＲｚ、ＳＲａなどの値は、ＪＩＳ Ｂ−０６０１（１９８２）に基づき、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）」を用いて測定することができる。測定条件等の詳細は後述する。
以下、上記した本実施態様のコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム（以下、二軸延伸ポリプロピレンフィルムということがある）を形成する方法について説明する。
代表的な方法として、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という観点から、結晶変態を利用して、目的とする突起や表面粗さを得る手法を採用することができる。
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、例えば、M.Fujiyama, Journal of Applied Polymer Science 36, P.985-1948（1988）等に記載されるように、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、フィ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、突起群により楕円状や円弧状に形成されたクレータ形状を呈する場合がある。当該結晶変態により得られる表面形状は、このクレータ形状が多数存在することで形成されることがあり、個々の突起が楕円状や円弧状に連なることでクレータ形状を呈する場合がある。
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。上記したクレータ形状を呈する突起群は二軸延伸する際の縦横の延伸倍率比に対応し変化し、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ィルムの横方向（フィルムロールの幅方向）に長軸を有する楕円形状である。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。
本実施態様において、上記に規定したＰａやＰｂに関する表面形状を生成せしめる手法の一つとして、核剤効果のある原料を添加して核形成能力を高める方法が採用できる。これにより、核個数を増やして小さな微細突起を多数存在せしめ、比較的平坦な箇所（突起が存在しない部分）を少なくし、全体として均一に突起が形成された表面形態を得ることが可能となる。このような表面は、突起が緻密に形成されているため、上記した本実施態様規定の表面形状を満足させやすい。
核剤効果がある原料としては、分岐鎖状ポリプロピレンが例示される。分岐鎖状ポリプロピレンの添加量と製膜条件を制御することにより上記のクレータ形状をコントロールすることができるため、結果として、上記した本実施態様の二軸延伸ポリプロピレンフィルムの特徴的な表面形状を生成せしめることが可能となる。
本実施態様の二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、分岐鎖状ポリプロピレンを０．０５〜１０質量％含有することが好ましい。なお、ここでいう分岐鎖状ポリプロピレンとは、分岐鎖状ポリプロピレンを構成するカーボン原子１０，０００個中に対し５箇所以下の内部３置換オレフィンを有するポリプロピレンである。この内部３置換オレフィンの存在は１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのプロトン比により確認することができる。
上記の分岐鎖状ポリプロピレンを得るには、分岐構造を持つオリゴマーやポリマーをブレンドする方法、特開昭６２−１２１７０４号公報に記載されているようにポリプロピレン分子中に長鎖分岐構造を導入する方法、あるいは特許第２８６９６０６号公報に記載されているような方法等が好ましく用いられる。また、特開２００９−５４２８７２号公報に記載されているような短鎖分岐を導入したものでもよい。入手可能な分岐鎖状ポリプロピレンとして、具体的にはBasell社製“Ｐｒｏｆａｘ ＰＦ−８１４”、Borealis社製“Ｄａｐｌｏｙ ＨＭＳ−ＰＰ”が例示される。
また、製膜性の観点から分岐鎖状ポリプロピレンの溶融張力は、１ｃＮ〜３０ｃＮの範囲にあるものが好ましく、２ｃＮ〜２０ｃＮの範囲にあるものがより好ましい。溶融張力が高いほど突起高さの均一性が向上する傾向があり、緻密な表面形成（単位面積当たりの突起個数が多い）となりやすい。溶融張力が１ｃＮ未満であると突起高さの均一性に劣る一方で、３０ｃＮを超えると好ましい突起高さを保てなくなることがある。
分岐鎖状ポリプロピレンを０．０５〜１０質量％含有することで、溶融押出した樹脂シートの冷却工程で生成する球晶サイズをより容易に小さく制御でき、延伸工程で生成する絶縁欠陥の生成を小さく抑えることができ、耐電圧性に優れたポリプロピレンフィルムを得ることができる。更に、分岐鎖状ポリプロピレンは、α晶核剤的な作用を有しながら、一定範囲の添加量であれば結晶変態による粗面形成も可能となる。これにより、前記の球晶サイズを小さくする効果と相まって、後述するクレータ状の突起群のサイズを小さく、緻密に形成することができ、突起の均一性に優れ、かつ粗大突起のない優れた特徴的な表面粗さを有する二軸延伸ポリプロピレンフィルムを提供することができる。分岐鎖状ポリプロピレンの含有量は、より好ましくは０．０５〜３質量％である。分岐鎖状ポリプロピレンの含有量が上記範囲にあることにより、巻き取り性や耐電圧性が改善され素子加工性、コンデンサ特性に優れたフィルムを得ることができる。
また、分岐鎖状ポリプロピレンを添加することによって、通常のポリプロピレンの溶融結晶化温度がおよそ１１０℃付近であるのに対して、１１５℃以上に高めることができる。すなわち、コンデンサのセルフヒーリング（自己回復のプロセス）において溶融結晶化温度が高いことにより保安性が回復しやすくなり、絶縁破壊せず耐電圧性が向上する。つまり、何らかの原因で誘電体フィルムが絶縁破壊を起こした際に発生する放電エネルギーによって放電部周辺の蒸着金属が飛散し、その際に部分的に高温になるためフィルム自身も部分融解するが、溶融結晶化温度が高いことですぐに再結晶化しやすくなり、絶縁性を回復しやすくなる。コンデンサの雰囲気温度が高温になると通常再結晶化し難くなり、絶縁性を回復しにくくなるが、上記のように溶融結晶化温度を高めることで絶縁破壊時の高温下での再結晶化がしやすくなり、保安性を向上せしめることができる。また、表面粗さを制御、例えば表面を粗くしフィルム層間のギャップを確保することで更に絶縁性の回復が良好となり、より耐電圧性が向上する。
次に、本実施態様の二軸延伸ポリプロピレンフィルムに含まれる直鎖状ポリプロピレンについて説明する。
直鎖状ポリプロピレンは、通常、包装材やコンデンサ用に使用されるものであるが、好ましくは冷キシレン可溶部（以下ＣＸＳ）が４質量％以下であることが好ましい。ここで冷キシレン可溶部（ＣＸＳ）とは、試料を加熱したキシレンで完全溶解した後に室温まで冷却し、冷却により析出した未溶解分をろ過分離した後にキシレン中に溶解しているポリプロピレン成分であり、立体規則性の低い、分子量が低い等の理由で結晶化し難い成分に該当していると考えられる。このような成分が多く樹脂中に含まれているとフィルムの熱寸法安定性に劣ることや、高温での絶縁破壊電圧が低下する等の問題を生じることがある。従って、ＣＸＳは４質量％以下であることが好ましいが、更に好ましくは３質量％以下であり、特に好ましくは２質量％以下である。上記範囲は、使用する直鎖状ポリプロピレンについて満足していることが好ましいが、同ポリマーを構成成分とするフィルム全体が満足していることも好ましい。なお、ＣＸＳは少なければ少ないほど好ましいが、実質的な下限値は１質量％程度である。
上記のような割合でＣＸＳを有するポリマーやポリプロピレンフィルムとするには、ポリマーを得る際の触媒活性を高める方法、得られたポリマーを、ｎ−ヘプタン等の溶媒あるいはプロピレンモノマー自身で洗浄する方法等を使用できる。同様な観点から直鎖状ポリプロピレンのメソペンタッド分率は０．９５以上であることが好ましく、更に好ましくは０．９７以上である。メソペンタッド分率は核磁気共鳴法（ＮＭＲ法）で測定されるポリプロピレンの結晶相の立体規則性を示す指標であり、該数値が高いものほど結晶化度が高く、融点が高くなり、高温での絶縁破壊電圧が高くなるので好ましい。メソペンタッド分率の上限については特に規定するものではない。このように立体規則性の高いポリマーを得るには、重合により得られた樹脂パウダーをｎ−ヘプタン等の溶媒で洗浄する方法等が例示される。メソペンタッド分率は高ければ高い程好ましいが、実質的な上限値は０．９９５程度である。
本実施態様において使用可能な直鎖状ポリプロピレンとしては、より好ましくは溶融流動指数（メルトフローレート：ＭＦＲ）が１ｇ／１０分〜１０ｇ／１０分（２３０℃、２１．１８Ｎ荷重）、特に好ましくは２ｇ／１０分〜５ｇ／１０分（２３０℃、２１．１８Ｎ荷重）の範囲のものが、製膜性の点から好ましい。溶融流動指数（ＭＦＲ）を上記の値とするためには、平均分子量や分子量分布を制御する方法などが採用される。
また、直鎖状ポリプロピレンとしては、主としてプロピレンの単独重合体に加え、本発明の目的を損なわない範囲で、他の不飽和炭化水素を共重合成分として含有するポリプロピレン共重合体であってもよく、また、プロピレンの単独重合体に、不飽和炭化水素を共重合成分として含有するポリプロピレン共重合体がブレンドされているものであってもよい。このような共重合成分やブレンド物を構成する単量体成分として例えばエチレン、プロピレン（共重合されたブレンド物の場合）、１−ブテン、１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、５−エチル−１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、ビニルシクロヘキセン、スチレン、アリルベンゼン、シクロペンテン、ノルボルネン、５−メチル−２−ノルボルネンなどが挙げられる。共重合成分の配合量または共重合体のブレンド量は、耐絶縁破壊特性、寸法安定性の点から、共重合成分の配合量では１ｍｏｌ％未満とし、共重合体のブレンド量では１０質量％未満とするのが好ましい。
また、かかる直鎖状ポリプロピレンには、本発明の目的を損なわない範囲で種々の添加剤、例えば結晶核剤、酸化防止剤、熱安定剤、すべり剤、帯電防止剤、ブロッキング防止剤、充填剤、粘度調整剤、着色防止剤などを含有せしめることもできる。
これらの中で、酸化防止剤の種類および含有量の選定は長期耐熱性にとって重要である場合がある。かかる酸化防止剤としては立体障害性を有するフェノール系のもので、そのうち少なくとも１種は分子量５００以上の高分子量型のものが好ましい。その具体例としては種々のものが挙げられるが、例えば２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（ＢＨＴ：分子量２２０．４）とともに、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン（例えばチバガイギー社製Irganox（登録商標）1330：分子量７７５．２）またはテトラキス［メチレン−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン（例えばチバガイギー社製Irganox1010：分子量１，１７７．７）等を併用することが好ましい。これら酸化防止剤の総含有量はポリプロピレン全量に対して０．０３〜１質量％の範囲が好ましい。酸化防止剤が０．０３質量％を下回ると長期耐熱性に劣る場合がある。酸化防止剤が１質量％を超えるとこれら酸化防止剤のブリードアウトによる高温下でのブロッキングにより、コンデンサ素子に悪影響を及ぼす場合がある。より好ましい含有量は０．１〜０．９質量％であり、特に好ましくは０．２〜０．８質量％である。
本実施態様においては、本発明の目的に反しない範囲で、結晶核剤を添加することができる。既述の通り、分岐鎖状ポリプロピレンは既にそれ自身でα晶乃至はβ晶の結晶核剤効果を有するものであるが、別種のα晶核剤（ジベンジリデンソルビトール類、安息香酸ナトリウム等）、β晶核剤（１，２−ヒドロキシステアリン酸カリウム、安息香酸マグネシウム、Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシル−２，６−ナフタレンジカルボキサミド等のアミド系化合物、キナナクリドン系化合物等）等を添加することも好ましい。但し、本実施態様ではこれらの結晶核剤を添加することにより、目的とする表面粗さが得難くなるなど、高温での体積固有抵抗の低下等電気特性にも悪影響を与える可能性があり、含有量としては、０．１質量％未満とするのが好ましく、さらに好ましくは実質的に添加されていないことが好ましいこともある。
また、本実施態様の二軸延伸ポリプロピレンフィルム表面の光沢度は、フィルム厚みが１〜３μｍと非常に薄いフィルム厚みであること、また高い耐電圧性が求められることから、１１０〜１３５％の範囲であることが好ましく、より好ましくは１２０〜１３０％である。すなわち、光沢度を低下せしめることはフィルム表面での光散乱の密度をアップすること、すなわちフィルム表面の凹凸を緻密にすることを意味し、単位面積当たりの突起個数が増え粗さ密度が大きくなる。ただし、光沢度を１１０％未満まで低下せしめると、液体の含浸性は良好となるが、緻密な突起形成により突起高さ・突起個数が増えることによって突起間のエアー溜まり量が増え、フィルム層間が滑りやすく素子巻き性が悪化しフィルムをロール状に巻き取ることが難しくなること、また耐電圧性が低下する場合がある。一方、光沢度が１３５％を超えるとフィルム層間が滑りにくく扁平状のコンデンサ素子に成形することが困難になったり、十分なフィルム層間間隙を維持できずに蒸着金属等の飛散性が悪化しコンデンサの保安性、セルフヒーリング性が低下する等の問題が生じることがある。なお、光沢度は１２０〜１３０％であれば、素子巻き取り性と耐電圧性、保安性のバランスが良くなるためより好ましい。更に好ましくは、１２３〜１２７％である。
また、本実施態様の二軸延伸ポリプロピレンフィルムの灰分（測定法はＪＩＳ−Ｃ２３３０（１９９５）６．３．５に準ずる）は５０ｐｐｍ以下（質量基準、以下同じ）であることが好ましく、より好ましくは３０ｐｐｍ以下であり、特に好ましくは２０ｐｐｍ以下である。かかる灰分が多すぎると、フィルムの耐絶縁破壊特性が低下し、コンデンサとした場合に絶縁破壊強度が低下する場合がある。灰分をこの範囲とするためには、触媒残渣の少ない原料を用いることが重要であるが、製膜時の押出系からの汚染も極力低減するなどの方法、例えばブリード時間を１時間以上かけ、実際に製膜を開始する前にポリマーで経路を十分洗浄するなどの方法を採用することができる。なお、灰分は少なければ少ない程好ましいが、実質的な下限値は、１０ｐｐｍ程度である。
本実施態様の二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、コンデンサ用誘電体フィルムとして好ましく用いられるものであるが、コンデンサのタイプに限定されるものではない。具体的には電極構成の観点では箔巻きコンデンサ、金属蒸着膜コンデンサのいずれであってもよいし、絶縁油を含浸させた油浸タイプのコンデンサや絶縁油を全く使用しない乾式コンデンサにも好ましく用いられる。また、形状の観点では、捲巻式であっても積層式であっても構わない。しかしながら本実施態様のフィルムの特性から特に金属蒸着膜コンデンサとして好ましく使用される。
なお、ポリプロピレンフィルムは通常、表面エネルギーが低く、金属蒸着を安定的に施すことが困難である。したがって、本実施態様の二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、金属付着力を良好とする目的で、事前に表面処理を行うことが好ましい。表面処理とは具体的にコロナ放電処理、プラズマ処理、グロー処理、火炎処理等が例示される。通常ポリプロピレンフィルムの表面濡れ張力（測定法はＪＩＳ Ｋ−６７６８（１９９５）に準ずる）は３０ｍＮ／ｍ程度であるが、これらの表面処理によって、濡れ張力を３７〜５０ｍＮ／ｍ、好ましくは３９〜４８ｍＮ／ｍ程度とすることが、金属膜との接着性に優れ、保安性も良好となるので好ましい。
本実施態様の二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、上述した特性を与えうる原料を用い、所定条件下で二軸延伸されることによって得られる。二軸延伸の方法としては、インフレーション同時二軸延伸法、ステンター同時二軸延伸法、ステンター逐次二軸延伸法のいずれによっても得られるが、その中でも、製膜安定性、厚み均一性、フィルムの表面形状を制御する点においてステンター逐次二軸延伸法を採用することが好ましい。
次に本実施態様の二軸延伸ポリプロピレンフィルムのステンター逐次二軸延伸法による製造方法を以下に説明するが、必ずしもこれに限定されるものではない。
まず、直鎖状ポリプロピレン樹脂に分岐鎖状ポリプロピレンを所定割合でブレンドして溶融押出し、濾過フィルターを通した後、２２０〜２８０℃の温度でスリット状口金から押出し、冷却ドラム上で固化させ未延伸フィルムを得る。
冷却ドラムへの密着方法としては静電印加法、水の表面張力を利用した密着方法、エアーナイフ法、プレスロール法、水中キャスト法などのうちいずれの手法を用いてもよいが、平面性が良好でかつ表面粗さの制御が可能なエアーナイフ法が好ましい。
エアーナイフ法において、フィルム表面の突起をコントロールする方法としては、従来技術として特許文献３や特許文献４に記載されているように、エアーナイフのエアー温度制御法による制御方法が挙げられる。しかしながら、エアーナイフ法による表面粗さ制御のみでは、ある程度の突起分布がコントロールできるものの、本実施態様のフィルム表裏の突起分布を有するポリプロピレンフィルムを得ることは困難であった。
本実施態様の二軸延伸ポリプロピレンフィルムにおいて、フィルム表裏に所望の突起高さおよび所望の突起個数を発現させるためには、エアーナイフにより所定温度で冷却ドラムに未延伸シートを密着させるとともに、＜１＞冷却ドラムの周速を制御することや、＜２＞ドラム面側と非ドラム面側の温度保持時間をコントロールし、フィルム表裏のβ晶の生成量、寸法をコントロールすること以外にも、＜３＞延伸までの予熱温度や予熱ロールの周速、予熱ロールのニップ圧力、ニップ温度を制御することや、＜４＞延伸部のニップ圧力・ニップ温度を制御することが重要である。ここで、温度保持時間とは、未延伸フィルムが冷却ドラムに接触する時間をいう。
フィルム表裏の温度保持時間を変えることで、フィルム表面のβ晶の生成量や突起高さを制御することができる。例えば、冷却ドラムに接触している面は、β晶が生成しやすい温度で保持されるため、β晶の生成量が多く、寸法が小さくなる。逆に冷却ドラムに接触していない面は、冷却ドラムの熱がフィルム中を伝熱してβ晶が生成しやすい温度に保持されるため、冷却ロール接触面よりもβ晶が生成しやすい温度での保持時間が短くなり、β晶の生成量が少なく、突起高さやフィブリル寸法が高くなる。
さらに、フィルム表裏に与える熱量を変える方法として、特許文献５に記載されているように、延伸前の予熱時において、表裏各面に接触するロールへの接触時間を制御する方法等がある。しかし、本実施態様のような極めて薄いフィルムの製膜においては、フィルム内部の熱伝導速度が速いために、冷却ロールへの接触時間の制御や、予熱時の各ロールへの接触時間を制御するのみでは、突起個数を制御するには不十分であった。
そのため、一方の面に接触する予熱ロールの温度・ニップ圧力・ニップ温度を変えることで、一方の面の延伸直前のフィルム温度を制御し、本実施態様のような極めて薄いフィルムにおいても、所望の表面粗さ、突起高さ、個数を良好に制御することができる。これにより、フィルム表裏の表面粗さを独立して制御できるため、目的にあった表面形成が可能となる。また、あわせて延伸部のニップ圧力・ニップ温度を変えることで、より制御精度が高まりやすい。
押出後の冷却工程において、β晶を効率的に生成せしめるためには、β晶の生成効率が最大となる樹脂温度に所定時間維持することが好ましい。ここで、冷却ドラムの温度は７０〜１３５℃が好ましく、更に好ましくは８０〜１２０℃、特に好ましくは８５〜１１０℃の範囲である。また温度保持時間として１．５秒以上が好ましく、特に好ましくは２．０秒以上である。
次に、この未延伸フィルムを二軸延伸し、二軸配向せしめる。まず、未延伸フィルムを予熱ロール間に通して、フィルムを予熱する。この際の、予熱部の温度としては１２０〜１４０℃が好ましい。その際に、フィルムのＡ面側に接触する予熱ロールの温度は、１３０〜１４０℃とすることが好ましい。さらに、Ａ面に接触している予熱部のニップ圧力については、０．２５〜０．５５ＭＰａが好ましく、より好ましくは０．３５〜０．４５ＭＰａである。また、Ａ面側に接触している予熱部のニップ温度は、１００〜１４０℃とすることが好ましい。更に好ましくは、１１０〜１３０℃とすることが好ましい。
このように、Ａ面側に接触しているニップの温度と圧力を制御することで、フィルムのＡ面のみの突起を制御することができる。また、予熱部の温度変化によりシワ等で搬送が悪化する場合は、予熱ロール間の周速を調整することで解消される。周速は、前後のロールで０．１〜３．０％の速度差とすることが好ましい。また、周速差を設けることでフィルムとロールとの密着性がよくなり、フィルム温度が容易に制御できるようになる。このため、周速差はより好ましくは１．０〜２．５％であり、更に好ましくは１．５〜２．０％とすることでフィルム温度の制御が容易となる。
次に、長手方向の延伸部のロール温度としては、未延伸フィルム中のβ晶が融解しフィルム表面に突起が形成される１３０℃〜１６０℃の温度が好ましい。更に好ましくは１３５℃〜１５５℃、特に好ましくは１４０℃〜１５０℃である。延伸部のロール温度が１６０℃を超えるとフィルムがロールに融着し、フィルム破れが発生することがある。逆にロール温度が１３０℃未満であると延伸ムラが発生したり、β晶が融解せずにフィルム表面の突起を形成できなかったりする場合がある。
また、延伸区間において、ラジエーションヒーターによって熱量を付与することが好ましい。延伸区間でラジエーションヒーターによる熱量付与は、ロールでの表面接触時の熱量付与と違いフィルム非接触での熱量付与となり、表面の突起形成を直接かつ高精度に制御することが可能である。そのため、本実施態様の二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、従来のロールによるフィルムへの熱量付与とあわせて、非接触での熱量付与を制御することや延伸ニップでの片側への均一熱量付加で、所定のフィルム表裏の突起分布形成を可能とした。ここで、ラジエーションヒーターによる熱量の付与は、Ａ面側に行うことが好ましい。また、ラジエーションヒーターの出力は、ロールでの熱量付与と同様にβ晶が融解しフィルム表面に突起が形成される１．５ｋＷ〜１３．０ｋＷが好ましい。更に好ましくは２．０ｋＷ〜１１．０ｋＷ、特に好ましくは、２．５ｋＷ〜１０．５ｋＷである。ラジエーションヒーターの出力が１３．０ｋＷを超えると、フィルムが溶融し、フィルム破れを発生させやすくなる。逆にラジエーションヒーターの出力が１．５ｋＷ未満であるとフィルム破れや、ラジエーションヒーターにて熱量を付与している側の表面突起が小さくなり、フィルム表面の所望の突起分布を形成することができない場合がある。
本実施態様の二軸延伸ポリプロピレンフィルムにおいて、長手方向の延伸倍率は、β晶の融解を補助するべく、縦延伸倍率４．０倍〜５．５倍が好ましい。更に好ましくは４．３倍〜５．２倍となる。延伸によりフィルム表面の突起が伸ばされるため、延伸倍率を制御することにより突起寸法をコントロールすることができる。縦延伸倍率が５．５倍より高いとフィルムが破断し易くなり、製膜が困難となる。また、延伸倍率が低いとフィルム表面の突起寸法が小さくなり、引張強度が低くなる場合がある。延伸倍率が４．０倍よりも低いと所望の突起寸法を得ることが困難となり、耐電圧性、保安性が損なわれることがある。
本実施態様の二軸延伸ポリプロピレンフィルムにおいて、フィルムの長手方向の延伸後すぐに急冷することが突起分布を安定して制御するためには重要である。すなわち、長手方向に延伸した直後に、３０〜５０℃に急冷することが好ましい。３０〜５０℃に急冷することでβ晶の融解を停止することができ、延伸時に形成されたフィルム表面の突起高さ、個数を保つことができる。冷却温度が５０℃より高い場合、β晶の融解が停止しないために、延伸で形成されたフィルム表面の突起分布を保つことができず、本実施態様のフィルム表面の突起高さ、個数が得られにくい場合がある。また、冷却温度が３０℃より低い場合、フィルムの固化が急速に進むために、フィルムの寸法変化が大きくなり、製膜が不安定となるおそれがある。急冷手法としては、冷却ロールや、エアーによる方法がある。
長手方向に延伸した後、該延伸フィルムをステンターに導いて、１５０〜１７０℃の温度で幅方向に５〜１５倍に延伸し、次いで幅方向に２〜２０％の弛緩を与えつつ、１４０〜１７０℃の温度で熱固定する。熱固定後、蒸着金属の接着性を良くするために、延伸フィルムの蒸着を施す面に、空気中、窒素中、炭酸ガス中あるいはこれらの混合気体中でコロナ放電処理を行うことにより、所望の二軸延伸ポリプロピレンフィルムを得ることができる。
本実施態様において、上記した二軸延伸ポリプロピレンフィルム表面に金属膜を設けて金属化フィルムとする方法は特に限定されないが、例えば、本実施態様の二軸延伸ポリプロピレンフィルムの少なくとも片面に、また必要に応じて両面に、アルミニウムを蒸着してフィルムコンデンサの内部電極となるアルミニウム蒸着膜等の金属膜を設ける方法が好ましく用いられる。このとき、アルミニウムと同時あるいは逐次に、例えば、ニッケル、銅、金、銀、クロムおよび亜鉛などの他の金属成分を蒸着することもできる。また、蒸着膜上にオイルなどで保護層を設けることもできる。
金属膜の厚さは、フィルムコンデンサの電気特性とセルフヒール性の点から２０〜１００ｎｍの範囲であることが好ましい。また、同様の理由により、金属膜の表面電気抵抗値が１〜２０Ω／□の範囲であることが好ましい。表面電気抵抗値は、使用する金属種と膜厚で制御可能である。なお、表面電気抵抗の測定法は後述する。
本実施態様では、必要により、金属膜を形成後、金属化フィルムを特定の温度でエージング処理を行なったり、熱処理を行なったりすることができる。また、絶縁もしくは他の目的で、金属化フィルムの少なくとも片面に、ポリフェニレンオキサイドなどのコーティングを施すこともできる。
このようにして得られた金属化フィルムは、種々の方法で積層もしくは巻回してフィルムコンデンサを得ることができる。巻回型フィルムコンデンサの好ましい製造方法を例示すると、次のとおりである。
本実施態様の二軸延伸ポリプロピレンフィルムの片面にアルミニウムを真空蒸着する（蒸着工程）。その際、フィルム長手方向に走るマージン部を有するストライプ状に蒸着する。次に、表面の各蒸着部の中央と各マージン部の中央に刃を入れてスリットし（スリット工程）、表面の一方にマージンを有した、テープ状の巻取リールを作成する。左もしくは右にマージンを有するテープ状の巻取リールを用い、左マージンおよび右マージンのもの各１本ずつを、幅方向に蒸着部分がマージン部よりはみ出すように２枚重ね合わせて巻回し、巻回体を得る（素子巻工程）。この巻回体から芯材を抜いてプレスし、両端面にメタリコンを溶射して外部電極とし、メタリコンにリード線を溶接して巻回型フィルムコンデンサを得ることができる。フィルムコンデンサの用途は、車両用、家電用（テレビや冷蔵庫など）、一般雑防用、自動車用（ハイブリッドカー、パワーウインドウやワイパーなど）および電源用等、多岐に渡っており、本実施態様のフィルムコンデンサもこれら用途に好適に用いることができる。
本実施態様における二軸延伸ポリプロピレンフィルムの特性値の測定方法、並びに効果の評価方法は次のとおりである。
（１）フィルム厚みｔ１（μｍ）
ＪＩＳ Ｃ−２３３０（２００１）の７．４．１．１に従い、マイクロメータ法厚みを測定した。
（２）グロス（光沢度）
ＪＩＳ Ｋ−７１０５（１９８１）に準じて、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した。
（３）メルトフローレイト（ＭＦＲ）
ＪＩＳ−Ｋ７２１０（１９９９）に準じて、測定温度２３０℃、荷重２１．１８Ｎで測定した。
（４）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、測定対象のポリプロピレンを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。
（５）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。
＜試料の調製＞
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。
＜測定＞
以下の（ａ）→（ｂ）のステップでフィルムを溶融・再結晶させる。３回測定し、そのＴｍｃで観測されるピークの平均値を溶融結晶化温度とした。
（ａ）１ｓｔ Ｒｕｎ ３０℃→２８０℃（昇温速度２０℃／分）
（ｂ）Ｔｍｃ ２８０℃で５分保持後に２０℃／分で ３０℃まで冷却
（６）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）を求めた（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＝質量比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ようにピーク分割を行い、更に付属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）とした。
尚、測定は５回行い、その平均値をメソペンタッド分率とした。
ピーク
（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
（７）内部３置換オレフィン個数（カーボン原子１０，０００個中）
試料を溶媒に溶解し、１Ｈ−ＮＭＲを用いて、以下の条件にて内部３置換オレフィンの個数を求める。
Ａ．測定条件
装置：日本電子製ECX400P型核磁気共鳴装置
測定核：１Ｈ核（共鳴周波数：５００ＭＨｚ）
測定濃度：２ｗｔ％
溶媒：重オルトジクロロベンゼン
測定温度：１２０℃
パルス幅：４５°
パルス繰り返し時間：７秒
換算回数：５１２回
測定モード：non decoupling
Ｂ．解析条件
オルトジクロロベンゼンの化学シフト７．１０ｐｐｍを基準とし、５．０〜５．２ｐｐｍ領域のシグナルを内部３置換オレフィンのプロトンと帰属、０．５〜２．０ｐｐｍのブロードなシグナルとの積分比から内部３置換オレフィンのプロトン比を求める。
（８）冷キシレン可溶部（ＣＸＳ）
ポリプロピレンフィルム試料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。
ＣＸＳ（質量％）＝（Ｘ／Ｘ０）×１００
（９）中心線平均粗さ（ＳＲａ）、十点平均粗さ（ＳＲｚ）、Ｐａ、Ｐｂ
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（ＭＯＤＥＬＳＰＡ−１１）」を用いて測定した。測定は長手方向に１０回繰り返し、その平均値として中心線平均粗さ（ＳＲａ）、十点平均粗さ（ＳＲｚ）、総突起個数を求めた。
１回の測定の詳細条件とデータ処理については下記通りとした。
上記測定器により検出された突起個数は、高さ方向に５０ｎｍ刻み（５０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍ・・・）の領域それぞれの個数が出力される。
（ａ）総突起個数Ｐａ、Ｐｂ（単位：個／０．１ｍｍ２）
総突起個数は測定条件の項目に示す幅方向、長さ方向サンプリング間隔で検出された突起個数を０．１ｍｍ２あたりの個数に換算した値を全て合計したものを示す。
具体的には、上記測定器から出力された高さ方向の各領域における合計検出数である。
測定条件
測定面処理：測定面にアルミニウムを真空蒸着し、非接触法とした。
測定方向：フィルムの幅方向
幅方向送り速度：０．１ｍｍ／秒
測定範囲（幅方向×長さ方向）：１．０ｍｍ×０．２４９ｍｍ
高さ方向寸法の基準面：ＬＯＷＥＲ（下側）
幅方向サンプリング間隔：２μｍ
長さ方向サンプリング間隔：１０μｍ
長さ方向サンプリング本数：２５本
カットオフ：０．２５ｍｍ／秒
幅方向拡大倍率：２００倍
長さ方向拡大倍率：２０，０００倍
うねり、粗さカット：なし
測定方法
フィルム測定には専用のサンプルホルダーを使用する。サンプルホルダーは中心に円形の穴が空いた脱着可能な２枚の金属板であり、その間にサンプルを挟んでサンプルホルダーの四方までフィルムを張って装着することでフィルムを固定し、中央円形部のフィルムを粗さ測定した。
測定結果：データ処理
上記方法によって得られた測定結果の例を表１に示す。
Figure 0006120180
表１から、各パラメータを次の通り読み取ることができる。
（Ａ面）ＳＲａＡ ３１．８ｎｍ
ＳＲｚＡ ８６３ｎｍ
Ｐａ ４２４個／０．１ｍｍ２（小数点以下を四捨五入した。）
（Ｂ面）ＳＲａＢ １８．４ｎｍ
ＳＲｚＢ ４１５ｎｍ
Ｐｂ １１６個／０．１ｍｍ２（小数点以下を四捨五入した。）
｜Ｐａ−Ｐｂ｜ ３０８個／０．１ｍｍ２
（１０）金属膜の膜抵抗
金属化フィルムを長手方向に１０ｍｍ幅方向に全幅（５０ｍｍ）の長方形にカットして試料とし、４端子法により、幅方向３０ｍｍ間の金属膜の抵抗を測定し、得られた測定値に測定幅（１０ｍｍ）を乗じて電極間距離（３０ｍｍ）を除して、膜抵抗（表面電気抵抗）を算出した。（単位：Ω／□）
（１１）フィルム絶縁破壊電圧（Ｖ／μｍ）
ＪＩＳ Ｃ２３３０（２００１）７．４．１１．２ Ｂ法（平板電極法）に準じて、平均値を求め、測定したサンプルのマイクロメータ法フィルム厚み（μｍ）（上述）で除し、Ｖ／μｍで表記した。
（１２）コンデンサ製造の際の素子加工性（素子巻収率）
後述する各実施例および比較例で得られた二軸延伸ポリプロピレンフィルムの片面に、ＵＬＶＡＣ製真空蒸着機でアルミニウムを膜抵抗が８Ω／ｓｑとなるようにアルミニウムを真空蒸着した。その際、長手方向に走るマージン部を有するストライプ状に蒸着した（蒸着部の幅３９．０ｍｍ、マージン部の幅１．０ｍｍの繰り返し）。次に各蒸着部の中央と各マージン部の中央に刃を入れてスリットし、左もしくは右に０．５ｍｍのマージンを有する全幅２０ｍｍのテープ状に巻取リールにした。得られたリールの左マージンおよび右マージンのもの各１本ずつを、幅方向に蒸着部分がマージン部より０．５ｍｍはみ出すように２枚重ね合わせて巻回し、静電容量約１０μＦの巻回体を得た。素子巻回には皆藤製作所製ＫＡＷ−４ＮＨＢを用いた。
上記のコンデンサの製造の際、巻き始めから巻き終わりまでを目視で観察し、しわやずれが発生したものを不合格とし、不合格となったものの数の製造数全体に対する割合を百分率で示し加工性の指標とした（以下素子巻収率と称する）。素子巻収率は高いほど好ましい。９５％以上を良好「○」、９５％未満８０％以上を「△」、８０％未満を不良「×」とした。「○」または「△」が実用可能なレベルである。
（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二軸延伸ポリプロピレンフィルムに、ＵＬＶＡＣ製真空蒸着機でアルミニウムを膜抵抗が８Ω／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。
次いで、このリールを用いて皆藤製作所製素子巻機（ＫＡＷ−４ＮＨＢ）にてコンデンサ素子を巻き取り、メタリコンを施した後、減圧下、１０５℃の温度で１０時間の熱処理を施し、リード線を取り付け、コンデンサ素子を仕上げた。このときのコンデンサ素子の静電容量は５μＦであった。
こうして得られたコンデンサ素子１０個を用いて、常温下でコンデンサ素子に５００ＶＤＣの電圧を印加し、該電圧で１０分間経過後にステップ状に５０ＶＤＣ／１分で徐々に印加電圧を上昇させることを繰り返す所謂ステップアップ試験を行なった。この際の静電容量変化を測定しグラフ上にプロットして、該静電容量が初期値の７０％になった電圧をマイクロメータ法フィルム厚み（上述）で割り返して耐電圧の評価指標とし、３００Ｖ／μｍ以上を使用可能レベルとする。なお、想定される高電圧コンデンサ用途においては、耐電圧の評価指標は４７０Ｖ／μｍ以上であることが好ましい。また、静電容量が初期値に対して１０％以下に減少するまで電圧を上昇させた後に、コンデンサ素子を解体し破壊の状態を調べて、保安性を以下の通り評価した。
◎：素子形状の変化は無く貫通状の破壊は観察されない。
○：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。
△：素子形状に変化が認められる若しくは１０層を超える貫通状破壊が観察される。
×：素子形状が破壊する。
◎は問題なく使用できるが、○では条件次第で使用可能である。△、×では実用上の問題を生じる。
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。なお、特性は上記した方法により測定を行った。
（実施例１）
メソペンタッド分率が０．９８５で、メルトフローレイト（ＭＦＲ）が２．６ｇ／１０分である直鎖状ポリプロピレン樹脂（Borealis社製“Borclean（登録商標）”）に、内部３置換オレフィン個数がカーボン原子１０，０００個中に対し３個である分岐鎖状ポリプロピレン樹脂（Borealis社製“Ｄａｐｌｏｙ ＨＭＳ−ＰＰ”）を０．５質量％ブレンドし温度２５０℃の押出機に供給し、樹脂温度２５０℃でＴ型スリットダイよりシート状に溶融押出し、該溶融シートを９０℃に保持された直径１ｍの冷却ドラム上で冷却固化して未延伸フィルムを得た。冷却ロール上での保持時間は２．５秒であった。次いで、該未延伸フィルムＡ面に接触しているロールと該未延伸フィルムＢ面に接触しているロールの両方とも１４０℃で予熱した。さらに、フィルムのＡ面側に接触しているニップロール内に、加圧蒸気を通すことによって、ニップロールの表面温度を１３０℃とした。また、ニップ圧力は０．５０ＭＰａとした。引き続き１４５℃の温度に保ち周速差を設けたロール間にフィルムを通し、延伸倍率４．５倍で長手方向に延伸した。また、延伸区間においてラジエーションヒーターを出力１０．０ｋＷで用い熱量を補い延伸した。その直後、３５℃に保持されたロール間にフィルムを通し急冷した。
引き続き該フィルムをテンターに導き、１５８℃の温度で幅方向に１０倍延伸し、次いで幅方向に６％の弛緩を与えながら１５５℃で熱処理を行ない、その後冷却しフィルム厚みが２．５μｍの二軸延伸ポリプロピレンフィルムを得た。さらにフィルムの表面に２５Ｗ・ｍｉｎ／ｍ２の処理強度で大気中でコロナ放電処理を行った。
こうして得られた二軸延伸ポリプロピレンフィルムの特性、ならびに該フィルムをコンデンサとした際の耐電圧（絶縁破壊電圧）と素子加工性（素子巻収率）を表２、３、４に示す。表２、３、４に示すように、実施例１にかかる二軸延伸ポリプロピレンフィルムから作成したコンデンサは、耐電圧、保安性とも優れるものであった。
Figure 0006120180
Figure 0006120180
Figure 0006120180
（実施例２）
未延伸フィルムの予熱工程で、フィルムＢ面に接触しているロールは１２０℃とし、フィルムＡ面に接触しているロールは１４０℃とした以外は実施例１と同様に製膜を行い、２．５μｍのフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表２、３、４に示す。
（実施例３）
ラジエーションヒーター出力を７．０ｋＷとした以外は実施例１と同様に製膜を行い、２．５μｍのフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表２、３、４に示す。
（実施例４）
樹脂温度２５０℃で溶融押出した該溶融シートを、８５℃に保持された直径１ｍの冷却ドラム上で冷却固化させたこと以外は実施例１と同様に製膜を行い、２．５μｍのフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表２、３、４に示す。
（実施例５）
樹脂温度２５０℃で溶融押出した該溶融シートを、１００℃に保持された直径１ｍの冷却ドラム上で冷却固化させたことおよび、未延伸フィルムの予熱工程でフィルムＢ面に接触しているロール温度を１２５℃、フィルムＡ面に接触しているロールを１３５℃とした以外は実施例１と同様に製膜を行い、２．５μｍのフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表２、３、４に示す。
（実施例６）
未延伸フィルムの予熱工程で、フィルムＢ面に接触しているロールは１２０℃とし、フィルムＡ面に接触しているロールは１３０℃とした以外は実施例１と同様に製膜を行い、２．５μｍのフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表２、３、４に示す。
（実施例７）
ラジエーションヒーターの出力を１３．０ｋＷとしたこと以外は実施例１と同様に製膜を行い、２．５μｍのフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表２、３、４に示す。
（実施例８）
未延伸フィルムの予熱工程で、フィルムＡ面側に接触するニップロール表面温度を１４０℃とした以外は実施例１と同様に製膜を行い、２．５μｍのフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表２、３、４に示す。
（実施例９）
未延伸フィルムを長手方向に延伸する際、周速差を設けたロール温度を１５０℃に保ったこと以外は実施例１と同様に製膜を行い、２．５μｍのフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表２、３、４に示す。
（実施例１０）
未延伸フィルムを長手方向に延伸する際、周速差を設けたロール温度を１４０℃に保ったこと以外は実施例１と同様に製膜を行い、２．５μｍのフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表２、３、４に示す。
（実施例１１）
樹脂温度２５０℃で溶融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させたことおよび、ラジエーションヒーターの出力を１０．５ｋＷ、横方向の延伸温度を１６０℃としたこと以外は実施例１と同様に製膜を行い、３．０μｍのフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表２、３、４に示す。
（実施例１２）
樹脂温度２５０℃で溶融押出した該溶融シートを８９℃に保持された直径１ｍの冷却ドラム上で冷却固化させたことおよび、ラジエーションヒーターの出力を１０．５ｋＷ、横方向の延伸温度を１５９℃としたこと以外は実施例１と同様に製膜を行い、２．８μｍのフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表２、３、４に示す。
（実施例１３）
樹脂温度２５０℃で溶融押出した該溶融シートを９２℃に保持された直径１ｍの冷却ドラム上で冷却固化させたことおよび、 ラジエーションヒーターの出力を９．５ｋＷとしたこと以外は実施例１と同様に製膜を行い、２．０μｍのフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表２、３、４に示す。
（実施例１４）
樹脂温度２５０℃で溶融押出した該溶融シートを９３℃に保持された直径１ｍの冷却ドラム上で冷却固化させたことおよび、ラジエーションヒーターの出力を９．０ｋＷ、横方向の延伸温度を１５７℃としたこと以外は実施例１と同様に製膜を行い、１．５μｍのフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表２、３、４に示す。
（実施例１５）
樹脂温度２５０℃で溶融押出した該溶融シートを９４℃に保持された直径１ｍの冷却ドラム上で冷却固化させたことおよび、ラジエーションヒーターの出力を８．０ｋＷ、横方向の延伸温度を１５７℃としたこと以外は実施例１と同様に製膜を行い、１．２μｍのフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表２、３、４に示す。
（比較例１）
ニップロールを温度制御機構のないニップロールとした以外は実施例１と同様にして、２．５μｍのフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表２、３、４に示す。
（比較例２）
分岐鎖状ポリプロピレンを添加しない以外は実施例１と同様に製膜を行い、２．５μｍのフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表２、３、４に示す。
（比較例３）
実施例１の樹脂を用いて、実施例１と同様に押出した後、該溶融シートを６０℃に保持された直径１ｍの冷却ドラム上で冷却固化して未延伸フィルムを得た。冷却ロール上での保持時間は２．０秒であった。次いで、該未延伸フィルムを１３０℃の予熱ロールにて徐々に予熱し、周速差を設けたロール間にフィルムを通し、延伸倍率４．６倍で長手方向に延伸した。この際に、ニップロールを温度制御機構のないニップロールを使用し、ニップ圧力は０．５０ＭＰａとした。延伸区間においてラジエーションヒーターを出力３．５ｋＷで用い熱量を補い延伸した。縦延伸以降の工程については実施例１と同様に実施し、厚さ２．５μｍのフィルムを得た。
（比較例４）
実施例１の樹脂を用いて、実施例１と同様に押出した後、該溶融シートを７０℃に保持された直径１ｍの冷却ドラム上で冷却固化して未延伸フィルムを得た。冷却ロール上での保持時間は３．０秒であった。次いで、該未延伸フィルムのＡ面側に接触するロールの温度を１４０℃、Ｂ面側に接触するロールの温度を１３０℃として予熱し、１４８℃の温度に保ち、周速差を設けたロール間にフィルムを通し、延伸倍率４．６倍で長手方向に延伸した。この際に、ニップロールは温度制御機構のないニップロールを使用し、ニップ圧力は０．５０ＭＰａとした。延伸区間においてラジエーションヒーターを出力１０．５ｋＷで用い熱量を補い延伸した。縦延伸以降の工程については実施例１と同様に実施し、厚さ２．５μｍのフィルムを得た。
（比較例５）
未延伸フィルムの予熱工程で、フィルムＡ面に接触しているロールとＢ面に接触しているロールの両方とも１５０℃とした以外は実施例１と同様に製膜を行い、２．５μｍのフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表２、３、４に示す。
（比較例６）
ラジエーションヒーターを使用しないこと以外は実施例１と同様に製膜を行い、２．５μｍのフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表２、３、４に示す。
本発明に係る二軸延伸ポリプロピレンフィルム、金属化フィルムは、コンデンサを製造するために利用可能であり、特に自動車部品としてのフィルムコンデンサを製造するために好適に利用可能である。

Claims (6)

  1. 両面に突起を有するコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムであって、厚みｔ１（μｍ）が１〜３μｍであり、一方のフィルム表面をＡ面、他方の面をＢ面としたとき、下記式（１）〜（４）を全て満足しているコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム。
    Ｐａ−Ｐｂ≧２００ ・・・（１）
    ０．３５０≦Ｐａ／ＳＲｚＡ≦０．７００ ・・・（２）
    ５００ｎｍ≦ＳＲｚＡ≦１，２００ｎｍ ・・・（３）
    ５０ｎｍ≦ＳＲｚＢ＜５００ｎｍ ・・・（４）
    但し、ＰａはＡ面に存在する突起の０．１ｍｍ２あたりの個数、ＰｂはＢ面に存在する突起の０．１ｍｍ２あたりの個数、ＳＲｚＡはＡ面の１０点平均粗さ、ＳＲｚＢはＢ面の１０点平均粗さをそれぞれ意味する。
  2. Ａ面の中心線平均粗さ（ＳＲａＡ）が、２５ｎｍ以上かつ４５ｎｍ以下である、請求項１に記載のコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム。
  3. Ｂ面の中心線平均粗さ（ＳＲａＢ）が１０ｎｍ以上かつ２５ｎｍ以下である、請求項１または２に記載のコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルム。
  4. 請求項１〜３のいずれかに記載のコンデンサ用二軸延伸ポリプロピレンフィルムの少なくとも片面に金属膜が設けられてなる金属化フィルム。
  5. 金属膜の表面電気抵抗が１〜２０Ω／□である、請求項４に記載の金属化フィルム。
  6. 請求項４または５に記載の金属化フィルムを用いてなるフィルムコンデンサ。
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