JP7434751B2 - ポリプロピレンフィルムならびにこれを用いた金属膜積層フィルムおよびフィルムコンデンサ - Google Patents

ポリプロピレンフィルムならびにこれを用いた金属膜積層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、特にコンデンサ用途に適して用いられる、ポリプロピレンフィルムに関する。
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おいては、その優れた耐電圧性、低損失特性から直流、交流に限らず高電圧コンデンサの用途にポリプロピレンフィルムは特に好ましく用いられている。
最近では、各種電気機器がインバーター化されつつあり、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。そのような分野、特に自動車用途（ハイブリッドカー用途含む）や太陽光発電、風力発電の用途からの要求を受け、ポリプロピレンフィルムとしても薄膜化と絶縁破壊電圧の向上、高温環境下で優れた耐電圧性能を有することが必須な状況となってきている。
ポリプロピレンフィルムは、ポリオレフィン系フィルムの中では耐熱性および絶縁破壊電圧は高いとされている。一方で、前記の分野への適用に際しては使用環境温度での優れた寸法安定性と使用環境温度より１０～２０℃高い領域でも耐電性などの電気的性能として安定した性能を発揮することが重要である。ここで耐熱性という観点では、将来的に、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）を用いたパワー半導体用途を考えた場合、使用環境温度がより高温になるといわれている。コンデンサとしてさらなる高耐熱化と高い耐電圧性の要求から、１１０℃を超えた高温環境下でのフィルムの絶縁破壊電圧の向上が求められている。しかしながら、非特許文献１に記載のように、ポリプロピレンフィルムの使用温度上限は約１１０℃といわれており、このような温度環境下において絶縁破壊電圧を安定して維持することは極めて困難であった。
これまでポリプロピレンフィルムを薄膜でかつ、コンデンサとしたときの高温環境下で優れた性能を得るための手法として、例えば室温での貯蔵弾性率に対し１２５℃の貯蔵弾性率の変化が小さくなるよう制御することで絶縁破壊電圧を向上させたフィルムの提案（例えば、特許文献１）、また室温での貯蔵弾性率に対し１２０℃の貯蔵弾性率の変化を制御でき剛性、耐熱性及び透明性を改良した二軸延伸ポリプロピレンフィルムに好適なプロピレン単独重合体を用いての提案がなされている（例えば、特許文献５）。さらには高温下での絶縁破壊電圧を高めるにはフィルムの弾性率を高めることが重要で、室温の引っ張り弾性率を高める方法として、例えば結晶性が低いポリプロピレン樹脂原料を用いるが同時二軸延伸で面積倍率を高めたフィルムの提案（例えば、特許文献２）、主要構成成分のポリプロピレン樹脂に低立体規則性度のアイソタクチックポリプロピレン樹脂を混合させ微結晶の運動の転移点を制御したフィルムの提案（例えば、特許文献３）、結晶性を高めたポリプロピレン樹脂を用い逐次二軸延伸後に再縦延伸し長手方向の強度向上させたフィルムの提案もなされている（例えば、特許文献４）。さらには室温だけでなく高温での弾性率を高めるため製膜時に石油樹脂を混合し可塑化作用によって長手方向の延伸倍率を高くなるよう制御したフィルムの提案がなされている（例えば、特許文献６、７）。しかしながら、特許文献１から７に記載のポリプロピレンフィルムは、いずれも１１０℃を超える高温環境下での絶縁破壊電圧の向上が十分ではなく、さらにコンデンサとしたときの高温環境下での耐電圧についても、十分とは言い難いものであった。
国際公開ＷＯ２０１５／１４６８９４号パンフレット 特開２０１３－１７７６４５号公報 特開２０１０－２８０７９５号公報 特開平１０－１５６９４０号公報 特開平８－７３５２９号公報 特開２００３－１９１３２４号公報 特開２００３－１０５１０２号公報
河合基伸、「フィルムコンデンサ躍進、クルマからエネルギーへ」、日経エレクトロニクス、日経ＢＰ社、２０１２年９月１７日号、p.57-62
そこで、本発明は、高温環境での耐電圧性能に優れ、高温度・高電圧下で用いられるコンデンサ用途等に好適な、熱に対して構造安定性に優れるポリプロピレンフィルムを提供することを目的とし、また、それを用いた金属膜積層フィルムおよびフィルムコンデンサを提供することを目的とする。
本発明者らは、上記の課題を解決するため鋭意検討を重ね、上記特許文献１～７に記載のポリプロピレンフィルムが高温環境下において絶縁破壊電圧、並びにコンデンサとしたときの高温環境での耐電圧性能が十分でない理由について、以下のように考えた。
すなわち、特許文献１記載のポリプロピレンフィルムにおいて採用されている室温から１２５℃までの構造安定化に効果的な有効な熱処理は、１２５℃を超える温度に対しては十分な熱処理とはなっておらず、結晶性が不十分であり、改善余地があると考えた。なお、本発明者らは高温での結晶性が十分であるかは高温での貯蔵弾性率から知ることが可能であることを見いだした。特許文献５記載のポリプロピレンフィルムは柔軟な包装用途に適したフィルムであるため立体規則性が低い原料が用いられ、また、幅方向の延伸倍率および面積延伸倍率が低いために、高温領域での構造安定性が不十分であると考えた。特許文献３記載のポリプロピレンフィルムは立体規則性が低い原料が用いられ、また、幅方向の延伸倍率および面積延伸倍率が低く、また、横延伸後の熱処理が施されていないため高温領域での構造安定性が不十分であると考えた。特許文献４、６および７記載のポリプロピレンフィルムは立体規則性が高いポリプロピレン樹脂を用いてはいるが、冷キシレン可溶部（ＣＸＳ）が多いことから全体的に結晶化度が低く、また横延伸前の予熱温度が低く、横延伸後の熱処理温度で徐冷処理が施されていないことから、分子鎖配向構造の安定化が不足し、高温領域での構造安定性が不十分であると考えた。
以上の考察を踏まえて、本発明者らはさらに検討を重ね、ポリプロピレンフィルムの長手方向と幅方向の１３０℃における貯蔵弾性率の和が一定以上の値であるフィルムとすることにより上記の課題を解決できることを見出した。したがって、本発明の要旨とするところは、フィルム長手方向と幅方向の１３０℃における固体粘弾性測定にて求められる貯蔵弾性率の和（Ｅ’１３０（ＭＤ＋ＴＤ））が１．６ＧＰａ以上であるポリプロピレンフィルムである。
本発明により、高温環境での耐電圧性能に優れ、高温度・高電圧下で用いられるコンデンサ用途等に好適な、熱に対して構造安定性に優れるポリプロピレンフィルムが提供される。また、それを用いた金属膜積層フィルムおよびフィルムコンデンサが提供される。
本明細書において、以下ポリプロピレンフィルムを単にフィルムと称する場合がある。なお、本発明のポリプロピレンフィルムは微多孔フィルムではなく、多数の空孔を有していない。
本発明のポリプロピレンフィルムは、フィルム長手方向と幅方向の１３０℃における固体粘弾性測定にて求められる貯蔵弾性率の和（Ｅ’１３０（ＭＤ＋ＴＤ））が１．６ＧＰａ以上である。Ｅ’１３０（ＭＤ＋ＴＤ）の値は好ましくは１．７ＧＰａ以上、さらに好ましくは１．９ＧＰａ以上、最も好ましくは２．１ＧＰａ以上である。大きなＥ’１３０（ＭＤ＋ＴＤ）であるものほど高温度でも高い絶縁破壊電圧を実現できる。
高温度での使用環境、すなわち１１０℃を超えるコンデンサ使用環境では、素子への加工時にその温度より高い（たとえば１２０～１３０℃）熱処理が与えられることがあるため、１２０～１３０℃の温度において一次構造はもちろん、二次構造においても安定であることが必要となってくる。すなわち、フィルムとしては高い結晶性を有すると共にその結晶は係る温度においても安定であることが必要であるということが判った。
本発明者らは、特に高温度でのフィルムの構造と絶縁破壊電圧との関係について鋭意検討することにより、フィルム長手方向と幅方向の１３０℃における固体粘弾性測定にて求められる貯蔵弾性率の和（Ｅ’１３０（ＭＤ＋ＴＤ））と高温環境下における耐電圧性との間に高い相関性があり、使用環境温度以上の温度領域の貯蔵弾性率が高くなるようフィルムに含まれるポリプロピレン樹脂の結晶性を制御することが重要であることを見出した。すなわち、１３０℃における貯蔵弾性率が上記した範囲を満たすポリプロピレンフィルムは、高温環境下でも高い剛性を有していると推察され、そうすると、高温環境でも分子鎖が動いたり緩んだりすることの抑制がされたフィルムといえる。すなわち、熱に対して非常に安定な構造をしたフィルムであるといえる。このように本発明においては、フィルム長手方向と幅方向の１３０℃における固体粘弾性測定にて求められる貯蔵弾性率の和（Ｅ’１３０（ＭＤ＋ＴＤ））を１．６ＧＰａ以上とすることを本旨とするが、１３０℃における貯蔵弾性率を１．６ＧＰａ以上とする方法としては、例えば、製膜時の延伸工程で面積延伸倍率を高め、特に幅方向の延伸倍率を高めること、加えて、高メソペンタッド分率かつ冷キシレン可溶部（ＣＸＳ）が１．５質量％未満のポリプロピレン原料を使用し、長手方向に一軸延伸後の幅方向への二軸延伸直前の予熱温度を、幅方向の延伸温度＋５～＋１５℃高温にすること、二軸延伸後の熱固定処理および弛緩処理工程において、まず、幅方向の延伸温度より低温での熱処理（１段目）をしながら弛緩処理を行い、次いでフィルムを幅方向に緊張を保ったまま前記１段目の熱処理温度より低温で１３５℃以上の熱処理（２段目）、さらに８０℃以上で前記２段目の熱処理温度未満の条件で熱処理（３段目）を施す多段方式の熱固定処理および弛緩処理をフィルムに適宜施すことにより得ることが可能である。
一方、Ｅ’１３０（ＭＤ＋ＴＤ）の値が１．６ＧＰａ未満の場合には、高温環境下で高電圧がかかるコンデンサとして用いられた場合、長い使用履歴の中でフィルムに含まれるポリプロピレンの結晶部の分子鎖の緩和が進行して耐電圧性を低下させ、コンデンサの容量減少やショートによる破壊などの問題を生じ、耐電圧・信頼性の劣ったコンデンサとなる。なお、フィルム長手方向と幅方向の１３０℃における固体粘弾性測定にて求められる貯蔵弾性率の和（Ｅ’１３０（ＭＤ＋ＴＤ））の値について、上限は特に限定されないがフィルムの生産性の観点からは１０．０ＧＰａ以下の程度である。例えば、Ｅ’１３０（ＭＤ＋ＴＤ）を１０．０ＧＰａよりも大きくするには、結晶性をより一層高める必要があるが、そのためには、面積延伸倍率を高める必要があるところ、延伸工程で破れを生じる場合がある。
また、本発明のポリプロピレンフィルムは好ましくはフィルムの長手方向の１３０℃における熱収縮応力値が２．０ＭＰａ以下であり、また、好ましくはフィルムの幅方向の１３０℃における熱収縮応力値が２．０ＭＰａ以下である。
本発明のポリプロピレンフィルムにおいて、「長手方向」とは、フィルム製造工程における流れ方向に対応する方向（以降、「ＭＤ」という場合がある）であり、「幅方向」とは、前記のフィルム製造工程における流れ方向と直交する方向（以降、「ＴＤ」という場合がある）である。フィルムサンプルがリール、ロール等の形状の場合はフィルム巻き取り方向が長手方向といえる。一方、フィルムの外観からは何れの方向がフィルム製造工程における流れ方向に対応する方向であるかが不明なフィルムの場合は、例えば、フィルム平面上の任意の直線を基準に１５°刻みで線を引き、その各線に平行にスリット状のフィルム片をサンプリングして引張り試験器にて破断強度を求め、最大の破断強度を与える方向を、そのフィルム幅方向とみなし、そのフィルム幅方向に直交する方向を長手方向とみなす。詳細は後述するが、サンプルの幅が５０ｍｍ未満で引張り試験器では破断強度を求めることができない場合は、広角Ｘ線によるポリプロピレンフィルムのα晶（１１０）面の結晶配向を次のように測定し、下記の判断基準に基づいてフィルム長手および幅方向とする。すなわち、フィルム表面に対して垂直方向にＸ線を入射し、２θ＝約１４°（α晶（１１０）面）における結晶ピークを円周方向にスキャンし、得られた回折強度分布の回折強度が高い方向をフィルム幅方向とし、それと直交する方向を長手方向とする。
なお、フィルム長手方向と幅方向の１３０℃における固体粘弾性測定にて求められる貯蔵弾性率の和（Ｅ’１３０（ＭＤ＋ＴＤ））の詳細な測定方法は下に記載したとおりである。
本発明のポリプロピレンフィルムは、熱機械分析装置を用いての熱収縮応力値の測定で１３０℃におけるフィルム長手方向の熱収縮応力値が２．０ＭＰａ以下であることが好ましい。この１３０℃におけるフィルム長手方向の熱収縮応力値は、さらに好ましくは１．６ＭＰａ以下、最も好ましくは１．２ＭＰａ以下である。１３０℃におけるフィルム長手方向の応力値が２．０ＭＰａを超える場合には、コンデンサ製造工程および使用工程の熱によりフィルム自体の収縮が生じ、素子が巻き締まることでフィルムとフィルムとの間に適度な隙間がなくなるおそれがあるため自己回復機能（セルフヒーリング）が動作し難く、コンデンサの信頼性が低下したり、搬送工程でシワが生じて加工性が悪化したり、絶縁破壊時に重なり合うフィルムが複数層にわたり貫通するショート破壊を引き起こす可能性がある。１３０℃におけるフィルム長手方向の応力値の下限は特に限定されないが、コンデンサとしたときの容量の観点からは０．１ＭＰａの程度である。１３０℃におけるフィルム長手方向の熱収縮応力値を前記好ましい範囲内に制御する方法としては、後述するように、例えば、高メソペンタッド分率、かつ冷キシレン可溶部（ＣＸＳ）が１．５質量％未満のポリプロピレン原料を使用し、二軸延伸時に幅方向の延伸倍率は１０．５倍以上とし、長手方向に一軸延伸後の幅方向への二軸延伸直前の予熱温度を、幅方向の延伸温度＋５～＋１５℃高温にすることにより得ることができる。
本発明のポリプロピレンフィルムは、熱機械分析装置を用いての熱収縮応力値の測定で１３０℃におけるフィルム幅方向の熱収縮応力値が２．０ＭＰａ以下であることが好ましい。この１３０℃におけるフィルム幅方向の熱収縮応力値は、より好ましくは１．６ＭＰａ以下、最も好ましくは１．２ＭＰａ以下である。１３０℃におけるフィルム幅方向の熱収縮応力値が２．０ＭＰａを超える場合には、コンデンサ製造工程あるいは使用環境での熱によりフィルムの収縮が生じることがあり、アルミ蒸着面積が減少するためにコンデンサの容量減少を招いたり、搬送工程でシワが発生して加工性が低下することがある。１３０℃におけるフィルム幅方向の熱収縮応力値の下限は特に限定されないが、コンデンサとしたときの容量の観点からは０．１ＭＰａの程度である。１３０℃におけるフィルム幅方向の熱収縮応力値を前記好ましい範囲内に制御する方法としては、後述するように、例えば、高メソペンタッド分率、かつ冷キシレン可溶部（ＣＸＳ）が１．５質量％未満のポリプロピレン原料を使用し、二軸延伸後の熱固定処理および弛緩処理工程において、まず、幅方向の延伸温度より低温での熱処理（１段目）をしながら弛緩処理を行い、次いでフィルムを幅方向に緊張を保ったまま前記１段目の熱処理温度より低温で１３５℃以上の熱処理（２段目）、さらに８０℃以上で前記２段目の熱処理温度未満の条件で熱処理（３段目）を施す多段方式の熱固定処理および弛緩処理をフィルムに適宜施すことにより得ることができる。
なお、フィルムの長手方向または幅方向における熱収縮応力値の熱機械分析装置を用いての詳細な測定方法は下に記載したとおりである。
本発明のポリプロピレンフィルムは、高温環境下でも高い絶縁破壊電圧を示し、コンデンサとしたときに高温環境下でも耐電圧性および信頼性を発現させるために、フィルムの少なくとも一方の表面における突起形状の偏り度（スキューネスとも呼ばれる。以下、Ｓｓｋと表す）が－１０を超えて１００未満である。ここでＳｓｋとは、表面の凹凸の偏り度を示したパラメータである。このＳｓｋは二乗平均平方根高さＳｑの三乗によって無次元化した基準面において、Ｚ（ｘ，ｙ）の三乗平均を表したもので、歪度（わいど）を意味し、平均面を中心とした山部と谷部の対称性を表す指標である。Ｓｓｋ＜０の場合は平均線に対して下側に偏っている、つまり山部よりも谷部が多く存在することを意味する。
他方、Ｓｓｋ＞０の場合は平均線に対して上側に偏っている、つまり谷部よりも山部が多く存在することを意味する。そしてＳｓｋ＝０の場合は、平均線に対して偏りの無い状態を意味する。Ｓｓｋを上記の範囲とすることで、山部が適度に形成され、フィルム同士あるいはフィルムと搬送ロールとの間の滑り易さを発現し、さらに谷部が比較的に少ないことでフィルムが薄くなっている箇所を少なくすることができ、このこともあって該薄いカ所で絶縁破壊が生じる可能性を抑制でき、コンデンサとしたときの全体としての絶縁破壊電圧の底上げが可能となる。
上記の観点より、Ｓｓｋの下限は好ましくは０を超えて、最も好ましくは１を超える。他方、上限は好ましくは５０未満、最も好ましくは１０未満である。上記Ｓｓｋが－１０以下の場合は、フィルム表面に凹みを有する形状が多く偏っていることで絶縁破壊電圧の低下を招き、高電圧用コンデンサ用途に用いるに不利なものとなりやすい。他方、偏り度Ｓｓｋが１００以上の場合には、フィルム表面に山部が過剰に存在することで、コンデンサとする際にフィルムを積層したときにフィルム間にギャップが生じ易くなって、容量低下を引き起こしやすく、また、耐電圧性が損なわれることがある。Ｓｓｋを上記した範囲内に制御する方法としては、例えば、キャスティングドラム温度を好ましい範囲で制御すること、長手方向の延伸温度を好ましい範囲で制御すること、二軸延伸時に面積延伸倍率を６２倍以上であり、かつ幅方向の延伸倍率を１０．５倍以上とすることにより得ることができる。
本発明のポリプロピレンフィルムは、表面の凹みが少ない一方で適度な易滑性を持つことで素子加工性の向上と耐電圧性の向上をはかることができることから、フィルムの少なくとも一方の表面において、１２５２×９３９μｍの領域における深さ２０ｎｍ以上の谷の体積を合計した総谷側体積が１～１２０００μｍ３であることが好ましい。この総谷側体積は下限の観点からは３００μｍ３以上とすることがより好ましく、また、６００μｍ３以上とすることが最も好ましく、また、上限の観点からは５０００μｍ３以下とすることがより好ましく、また、１０００μｍ３以下とすることが最も好ましい。総谷側体積が１μｍ３未満では表面の凹凸がなく平坦となり易く、その場合、フィルムの滑りが極端に低下してハンドリング性が低下したり、シワが発生しやすくなって素子加工性に影響が出ることがある。また、コンデンサとして長時間使用したときにシワ等の影響で容量変化が大きくなったり、フィルムを積層したコンデンサとした場合にフィルムとフィルムとの間に適度な隙間がないことから自己回復機能（セルフヒーリング）が動作し難くコンデンサの信頼性が低下する可能性がある。他方、１２０００μｍ３を超える場合、局所的に厚みが薄い部分が多くなり、当該部分からの絶縁破壊が生じるおそれがあり、フィルムの耐電圧性が低下し、特に高電圧用コンデンサ用途に用いたとき、高温環境下での耐電圧性と信頼性が損なわれる可能性がある。総谷側体積を上記した好ましい範囲に制御する方法としては、例えば、キャスティングドラム温度を好ましい範囲で制御すること、長手方向の延伸温度を好ましい範囲で制御すること、二軸延伸時に面積延伸倍率を６０倍以上であり、かつ幅方向の延伸倍率を１０．５倍以上とすることにより得ることができる。
また本発明のポリプロピレンフィルムは表面を適度に粗面化しフィルムとフィルムとの間隙の均一性、フィルム同士あるいはフィルムと搬送ロールとの間のすべり易さ、コンデンサ素子作製時の加工性およびコンデンサとしての信頼性を高める観点からフィルムの少なくとも一方の表面の算術平均高さＳａが１０～６０ｎｍであることが好ましい。この算術平均高さＳａは、下限の観点からは１５ｎｍ以上とすることがより好ましく、２０ｎｍ以上とすることが最も好ましく、また、上限の観点からは５０ｎｍ以下とすることがより好ましく、４０ｎｍ以下とすることが最も好ましい。このＳａが１０ｎｍ未満であるとフィルムの滑りが極端に低下することがあることでハンドリング性が悪くなる可能性があり、シワの発生など、素子加工性に影響が出る可能性がある。またコンデンサとして長時間使用したときにシワ等の影響で容量変化が大きくなったり、フィルムを積層したコンデンサとした場合にフィルムとフィルムとに適度な隙間がないために自己回復機能（セルフヒーリング）が動作し難くコンデンサの信頼性が低下する可能性がある。他方、少なくとも一方の表面のＳａが６０ｎｍを超えると耐電圧性に対して悪い影響がある場合がある。
また本発明のポリプロピレンフィルムは、表面を適度に粗面化しフィルムとフィルムとの間隙の均一性、フィルム同士あるいはフィルムと搬送ロールとの間のすべり易さ、コンデンサ素子作製時の加工性およびコンデンサとしての信頼性を高める観点から、フィルムの少なくとも一方の表面の最大高さＳｚが１００～１０００ｎｍであることが好ましい。この最大高さＳｚは、上限の観点からは８００ｎｍ以下とすることがより好ましく、５００ｎｍ以下とすることが最も好ましい。少なくとも一方の表面のＳｚが１００ｎｍ未満であるとフィルムの滑りが極端に低下することがあることでハンドリング性が悪くなる可能性があり、シワの発生など、素子加工性に影響が出る可能性がある。また、コンデンサとして長時間使用したときにシワ等の影響で容量変化が大きくなったり、フィルムを積層したコンデンサとした場合にフィルムとフィルムとの間に適度な隙間がないために自己回復機能（セルフヒーリング）が動作し難くコンデンサの信頼性が低下する可能性がある。他方、少なくとも一方の表面のＳｚが１０００ｎｍを超える場合は、粗大突起が存在している可能性があってし、当該粗大突起によって耐電圧性の低下する可能性があり、また、厚みの均一性が得られにくいためコンデンサとして長時間使用したときにシワ等の影響で大きな容量変化が現れる可能性がある。Ｓａ、Ｓｚを上記した好ましい範囲に制御するには、例えば、キャスティングドラム温度を好ましい範囲で制御すること、長手方向の延伸温度を好ましい範囲で制御すること、長手方向に一軸延伸後の幅方向への二軸延伸直前の予熱温度を、幅方向の延伸温度＋５～＋１５℃高温にすることにより得ることができる。
なお、フィルム表面の突起形状の偏り度（Ｓｓｋ）、１２５２μｍ×９３９μｍの領域における深さ２０ｎｍ以上の谷の体積を合計した総谷側体積ならびにフィルム表面の算術平均粗さ（Ｓａ）および最大高さ（Ｓｚ）の詳細な測定方法は下に記載したとおりである。
フィルム表面の突起形状の偏り度（Ｓｓｋ）、１２５２μｍ×９３９μｍの領域における深さ２０ｎｍ以上の谷の体積を合計した総谷側体積ならびにフィルム表面の算術平均粗さ（Ｓａ）および最大高さ（Ｓｚ）は、フィルムの同一の面の側において求められた値として上記の好ましい範囲にあることが望ましい。
本発明のポリプロピレンフィルムは、フィルムのメソペンタッド分率が０．９７０以上であることが好ましい。メソペンタッド分率は０．９７５以上がより好ましく、０．９８０以上がさらに好ましく、０．９８３以上が最も好ましい。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、高温の貯蔵弾性率を高める効果があり、高温環境下での絶縁破壊電圧を向上できるので好ましい。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（すなわち、１．０が上限である）。本発明では、高メソペンタッド分率のポリプロピレン樹脂は、特に、いわゆるチーグラー・ナッタ触媒により作製されたものが好ましく、該触媒において電子供与成分の選定を適宜行う方法等が好ましく採用され、これによるポリプロピレン樹脂は分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が３．０以上、＜２，１＞エリトロ部位欠損は０．１ｍｏｌ％以下とすることができ、このようなポリプロピレン樹脂を用いることが好ましい。ポリプロピレン樹脂のメソペンタッド分率が０．９７０未満の場合、ポリプロピレンの規則性が低い為、フィルムの高温環境下での強度の低下や絶縁破壊電圧の低下を招いたり、金属膜の蒸着工程やコンデンサ素子として巻き取り加工を行う工程及びかかる工程へのフィルム搬送中に破膜する場合がある。
本発明のポリプロピレンフィルムに用いるポリプロピレン樹脂の融点は１６４℃以上が好ましく、より好ましくは１６５℃以上、さらに好ましくは１６６℃以上である。ポリプロピレン樹脂の融点が１６４℃未満の場合、結晶性が低い為、高温での貯蔵弾性率が低くなったり、フィルムの高温環境下での絶縁破壊電圧の低下や熱寸法安定性の低下を招いたり、金属膜を蒸着により形成する工程やコンデンサ素子巻き取り加工での、フィルム搬送中に破膜する場合がある。
本発明のポリプロピレンフィルムはキシレンでポリプロピレンを完全に溶解せしめた後、室温で析出させたときに、キシレン中に溶解しているポリプロピレン成分（ＣＸＳ、冷キシレン可溶部とも言う）が、溶解させるポリプロピレンを１００質量％としたとき、１．５質量％未満であることが好ましい。ここで冷キシレン可溶部（ＣＸＳ）は、立体規則性が低い、分子量が低い等の理由で結晶化し難い成分に該当すると考えられる。ＣＸＳが１．５質量％以上である場合にはフィルムの高温における貯蔵弾性率の温度依存性が劣ったり、高温での貯蔵弾性率の絶対値が低くなったり、絶縁破壊電圧が低下したり、熱寸法安定性が低下したり、もれ電流が増加する等の問題を生じることがある。従って、ＣＸＳはより好ましくは１．３質量％以下、更に好ましくは１．１質量％以下、最も好ましくは０．９質量％以下である。このようなＣＸＳ含有量とするには、使用するポリプロピレン樹脂を得る際の触媒活性を高める方法、得られたポリプロピレン樹脂を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の方法が使用できる。冷キシレン可溶部の量は低いほど好ましいので、下限については特に規定するものではないが、０．１質量％以下とすることはコストがかかる一方で改善効果の増分は小さい。
本発明のポリプロピレンフィルムに用いられるポリプロピレンは、製膜性の点から、好ましくはメルトフローレート（ＭＦＲ）が１～１０ｇ／１０分（２３０℃、２１．１８Ｎ荷重）、より好ましくは２～５ｇ／１０分（２３０℃、２１．１８Ｎ荷重）である。メルトフローレート（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。
本発明のポリプロピレンフィルムに用いられるポリプロピレンは、主としてプロピレンの単独重合体からなるが、本発明の目的を損なわない範囲で他の不飽和炭化水素による共重合成分が用いられてもよいし、プロピレンの単独重合体ではない重合体がブレンドされていてもよい。このような共重合成分やブレンド物を構成するプロピレン以外の単量体成分として例えばエチレン、１－ブテン、１－ペンテン、３－メチルペンテン－１、３－メチルブテンー１、１－ヘキセン、４－メチルペンテン－１、５－エチルヘキセン－１、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。プロピレン成分以外の共重合量またはブレンド量は、絶縁破壊電圧、耐熱性の点から、共重合量としては１ｍｏｌ％未満とすることが好ましく、ブレンド量ではプロピレン以外の成分の量としてフィルムを構成する樹脂全体の１質量％未満とすることが好ましい。
本発明のポリプロピレンフィルムは、高温環境下での絶縁破壊電圧を向上させる観点から分岐鎖状ポリプロピレンを含有していてもよく、含有する場合には全ポリプロピレンの質量を１００質量％としたとき、０．０５～１０質量％含有することが好ましく、より好ましくは０．５～８質量％、さらに好ましくは１～５質量％含有することが好ましい。上記分岐鎖状ポリプロピレンを含有させ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により、コンデンサとしたときの全体としての絶縁破壊電圧を改善することが可能である。
本発明のポリプロピレンフィルムに用いられるポリプロピレン樹脂は、本発明の目的を損なわない範囲で種々の添加剤、例えば有機粒子、無機粒子、結晶核剤、酸化防止剤、熱安定剤、塩素捕捉剤、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、着色防止剤を含有してもよい。
これらの中で酸化防止剤を含有させる場合、その酸化防止剤の種類および添加量の選定は、長期耐熱性の観点から重要である。すなわち、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、ＢＡＳＦ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ＢＡＳＦ社製Irganox（登録商標）1010：分子量１１７７．７）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０．１～１．０質量％の範囲が好ましい。酸化防止剤が少なすぎると長期耐熱性に劣る場合がある。酸化防止剤が多すぎ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。より好ましい総含有量は樹脂全体の質量の０．２～０．７質量％であり、特に好ましくは０．２～０．４質量％である。
本発明のポリプロピレンフィルムは、耐電圧特性を向上させながら素子加工性を有する観点から、フィルムを重ね合わせた際の静摩擦係数（μｓ）が０．３以上、１．５以下であることが好ましい。μｓが０．３未満であると、フィルムが滑りすぎて製膜時の巻き取りや素子加工時に巻きずれが発生する場合がある。μｓが１．５を超えると、フィルムの滑りが極端に低下し、ハンドリング性に劣ったり、シワが発生しやすくなったり、素子加工性が劣ったりすることがある。μｓの下限としては、より好ましくは０．４以上であり、最も好ましくは０．５以上である。他方、μｓの上限としては、より好ましくは１．０以下であり、さらに好ましくは０．８以下である。
本発明のポリプロピレンフィルムは、特に高温環境下で用いられる自動車用途（ハイブリッドカー用途含む）等に要求される薄膜の耐熱フィルムコンデンサ用に好適である観点から、フィルム厚みは０．５μｍ以上、１０μｍ未満であることが好ましい。より好ましくは０．６μｍ以上、８μｍ以下、さらに好ましくは０．８μｍ以上、６μｍ以下であり、上記耐熱フィルムコンデンサ用途としては特性と薄膜化によるコンデンササイズのバランスから０．８μｍ以上、４μｍ以下が最も好ましい。
本発明のポリプロピレンフィルムは単層フィルムの態様であることが好ましいが、積層フィルムの態様であっても構わない。
本発明の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は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金属箔とフィルムとの併せ巻きコンデンサ、金属蒸着フィルム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。しかしながら本発明のフィルムの特性から、特に金属蒸着フィルムコンデンサとして好ましく使用される。形状の観点では、巻回式であっても積層式であっても構わない。
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ために、金属膜との接着性を改善する目的で、蒸着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３７～７５ｍＮ／ｍ、好ましくは３９～６５ｍＮ／ｍ、最も好ましくは４１～５５ｍＮ／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。
本発明のポリプロピレンフィルムは、例えば、上述した特性を与えうる原料を用い、二軸延伸、熱処理および弛緩処理されることによって得ることが可能である。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、テンター同時二軸延伸法、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、フィルムの製膜安定性、結晶・非晶構造、表面特性、機械特性および熱寸法安定性を制御する点においてテンター逐次二軸延伸法を採用することが好ましい。
次に本発明のポリプロピレンフィルムを製造する方法について例を挙げて説明する。まず、ポリプロピレン樹脂を支持体上に溶融押出して未延伸ポリプロピレンフィルムとする。この未延伸ポリプロピレンフィルムを長手方向に延伸し、次いで幅方向に延伸して、逐次二軸延伸せしめる。その後、熱処理および弛緩処理を施して二軸配向ポリプロピレンフィルムを製造する。以下、より具体的に説明するが、本発明は必ずしもこれに限定して解釈されるものではない。
まず、フィルムの高温の貯蔵弾性率絶対値を高め、絶縁破壊電圧および熱寸法安定性の向上、もれ電流を低減させる観点からＣＸＳが１．５質量％未満であるポリプロピレン樹脂を押出温度２２０～２８０℃、好ましくは２３０～２７０℃に設定した単軸押出機から溶融押出し、濾過フィルタを通した後、２００～２６０℃、より好ましくは２１０～２４０℃の温度でスリット状口金から押し出す。ここで溶融押出時は樹脂を十分に溶融させ、スクリュー回転によるせん断による分子鎖長の切断を防ぐことで高温の貯蔵弾性率を高めることができる観点から、濾過フィルタ前は高温、フィルタ通過後は低温とすることが好ましい。スリット状口金から押し出された溶融シートは、１０～１１０℃、より好ましくは５０～１０５℃、さらに好ましくは７０～１００℃の温度に制御されたキャスティングドラム（冷却ドラム）上で固化させ、未延伸ポリプロピレンフィルムを得る。溶融シートのキャスティング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、エアーチャンバー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。また、フィルムの振動を生じさせないために製膜下流側にエアーが流れるようにエアーナイフの位置を適宜調整することが好ましい。
次に、未延伸ポリプロピレンフィルムを二軸延伸し、二軸配向せしめる。未延伸ポリプロピレンフィルムを７０～１５０℃、好ましくは８０～１４５℃に保たれたロール間に通して予熱し、引き続き該未延伸ポリプロピレンフィルムを７０℃～１５０℃、好ましくは８０～１４５℃の温度に保ち、長手方向に２～１５倍、好ましくは４．５～１２倍、より好ましくは５．５～１０倍に延伸した後、室温まで冷却する。
次いで長手方向に一軸延伸せしめたフィルムの端部をクリップで把持したまま、テンターに導く。ここで本発明においては幅方向へ延伸する直前の予熱工程の温度を幅方向の延伸温度＋５～＋１５℃、好ましくは＋５～＋１２℃、より好ましくは＋５～＋１０℃とすることが一軸延伸で長手方向に高配向したフィブリル構造をさらに強化でき、結晶化度が向上することでフィルム長手方向および幅方向の高温の貯蔵弾性率を高められる。また一軸延伸後、配向の不十分な分子鎖を高温予熱で安定させることで熱寸法安定性が向上できる観点、さらには長手方向の延伸で配向したフィルム表面フィブリルの凸形状を顕著化でき、二軸延伸後のフィルム表面凹凸を形成できる観点で好ましい。予熱温度が延伸温度＋５℃未満の場合は高温での貯蔵弾性率が低くなり、熱寸法安定性が向上しない場合や、表面凹凸が形成されない事がある。他方、予熱温度が延伸温度＋１５℃より高い場合には、表面が過度に粗面化することで耐電圧の低下を招いたり、延伸工程でフィルムが破れたりする場合がある。
次いでフィルムの端部をクリップで把持したまま幅方向へ延伸する温度（幅方向の延伸温度）は１５０～１７０℃、好ましくは１５５～１６５℃である。
高温での貯蔵弾性率の絶対値を高める観点から、幅方向の延伸倍率は１０．５～２０倍、より好ましくは１１～１９倍、最も好ましくは１１．５～１８倍である。幅方向の延伸倍率が１０．５倍未満では、一軸延伸で長手方向に高配向したフィブリル構造の配向寄与が大きく残存するため、幅方向の貯蔵弾性率が高められず、フィルム面内の貯蔵弾性率も低くなるため、高温貯蔵弾性率に劣ったフィルムとなる。幅方向の延伸倍率を高めることは長手方向の高い配向状態を保ったまま、幅方向の配向が付与されるため、面内の分子鎖緊張が高まる観点で好ましい。他方、幅方向の延伸倍率が２０倍を超えると、長手方向の配向度が過度に低下することで搬送張力によってフィルムに塑性変形が生じたり、幅方向の配向度が増加することでフィルムの熱収縮が生じやすくなり高温環境下においてコンデンサ容量低下を招いたり、製膜時フィルム破れが生じ易く生産性が劣ったものとなる場合がある。
ここで、面積延伸倍率は６０倍以上であることが高温の貯蔵弾性率が向上し、コンデンサとしたとき高温環境での耐電圧性に優れたものとなる観点で好ましい。本発明において、面積延伸倍率とは、長手方向の延伸倍率に幅方向の延伸倍率を乗じたものである。面積延伸倍率は、好ましくは６２倍以上、より好ましくは６４倍以上、さらに好ましくは６８倍以上、最も好ましくは７２倍以上である。
続く熱処理および弛緩処理工程ではクリップで幅方向を緊張把持したまま幅方向に２～２０％の弛緩を与えつつ、１４５℃以上１６５℃以下、かつ幅方向の延伸温度未満の温度（１段目熱処理温度）で熱固定（１段目熱処理）した後に、再度クリップで幅方向を緊張把持したまま１３５℃以上、前記の熱固定温度（１段目熱処理温度）未満の条件で熱処理を施し（２段目熱処理）、さらに緊張把持したまま８０℃以上、前記の熱固定温度（２段目熱処理温度）未満の条件で熱固定（３段目熱処理）を施す多段方式の熱処理を行うことが、高温の貯蔵弾性率の絶対値を高められ、高温での貯蔵弾性率の温度依存性および熱寸法安定性を向上させ、コンデンサとしたときの耐電圧性、加工性を得る観点から好ましい。
弛緩処理においては、熱寸法安定性を高める観点から、弛緩率は２～２０％が好ましく、５～１８％がより好ましく、８～１５％がさらに好ましい。２０％を超える場合はテンター内部でフィルムが弛みすぎ製品にシワが入り蒸着時にムラを発生させる場合があったり、機械特性の低下が生じたり、他方、弛緩率が２％より小さい場合は十分な熱寸法安定性が得られず、コンデンサとしたときの高温環境下で容量低下やショート破壊を引き起こす場合がある。
多段式の熱処理を経た後はテンターの外側へ導き、室温雰囲気にてフィルム端部のクリップ解放し、ワインダ工程にてフィルムエッジ部をスリットし、フィルム厚み０．５μｍ以上１０μｍ未満のフィルム製品ロールを巻き取る。ここでフィルムを巻取る前に蒸着を施す面に蒸着金属の接着性を良くするために、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が好ましい。
なお、本発明のポリプロピレンフィルムを得るため、着眼される製造条件を具体的に挙げて見ると、例としては以下のとおりである。
・ポリプロピレン樹脂のＣＸＳが１．５質量％未満であること。
・延伸の面積延伸倍率が６０倍以上であること。
・幅方向の延伸倍率が１０．５倍以上であること。
・幅方向の延伸前の予熱温度が幅方向の延伸温度＋５～＋１５℃であること。
・１段目の熱処理温度が、１４５℃以上１６５℃以下であり、かつ幅方向の延伸温度未満の温度であること。
・２段目の熱処理温度が、１３５℃以上１段目の熱処理温度未満であること。
・３段目の熱処理温度が、８０℃以上２段目の熱処理温度未満であること。
・１段目の熱処理工程において、幅方向に２～２０％の弛緩処理が施されていること。
続いて、本発明のポリプロピレンフィルムを用いてなる金属膜積層フィルム、それを用いてなるフィルムコンデンサ、およびそれらの製造方法について説明する。
本発明の金属膜積層フィルムは、本発明の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。
また、本発明の金属膜積層フィルムの製造方法は、上記の本発明に係るポリプロピレンフィルムの少なくとも片面に金属膜を設ける金属膜付与工程を有する。
本発明において、金属膜を付与する方法は特に限定されないが、例えば、ポリプロピレンフィルムの少なくとも片面に、アルミニウムまたは、アルミニウムと亜鉛との合金を蒸着してフィルムコンデンサの内部電極となる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。ポリプロピレンフィルム表面の粗さが表裏で異なる場合には、粗さが平滑な表面側に金属膜を設けて金属膜積層フィルムとすることが耐電圧性を高める観点から好ましい。
本発明では、必要により、金属膜を形成後、金属膜積層フィルムを特定の温度でアニール処理を行なったり、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、金属膜積層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樹脂のコーティングを施すこともできる。
本発明のフィルムコンデンサは、本発明の金属膜積層フィルムを用いてなる。
例えば、上記した本発明の金属膜積層フィルムを、種々の方法で積層もしくは巻回すことにより本発明の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。
ポリプロピレンフィルムの片面にアルミニウムを減圧状態で蒸着する。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、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製する。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。
両面に蒸着を行う場合は、一方の面の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、もう一方の面には長手方向のマージン部が裏面側蒸着部の中央に位置するようにストライプ状に蒸着する。次に表裏それぞれのマージン部中央に刃を入れてスリットし、両面ともそれぞれ片側にマージン（例えば表面右側にマージンがあれば裏面には左側にマージン）を有するテープ状の巻取リールを作製する。得られたリールと未蒸着の合わせフィルム各１本ずつを、幅方向に金属化フィルムが合わせフィルム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。
以上のようにして作製した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、鉄道車輌用、自動車用（ハイブリットカー、電気自動車）、太陽光発電・風力発電用および一般家電用等、多岐に亘っており、本発明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。その他、包装用フィルム、離型用フィルム、工程フィルム、衛生用品、農業用品、建築用品、医療用品など様々な用途でも用いることができる。
本発明における特性値の測定方法、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
ポリプロピレンフィルムの任意の１０箇所の厚みを、２３℃６５％ＲＨの雰囲気下で接触式のアンリツ（株）製電子マイクロメータ（Ｋ－３１２Ａ型）を用いて測定した。その１０箇所の厚みの算術平均値をポリプロピレンフィルムのフィルム厚みとした。
（２）フィルム長手方向と幅方向の１３０℃における貯蔵弾性率の和（Ｅ’１３０（ＭＤ＋ＴＤ））
以下に示す装置および条件にて、フィルム試長方向（長手方向または幅方向）を長辺方向として切り出したポリプロピレンフィルム（幅（短辺）１０ｍｍ×長さ（長辺）５０ｍｍ）を２３℃雰囲気下で装置チャック部に取付け、２３℃から２６０℃まで昇温させて測定を行った。動的粘弾性法により粘弾性－温度曲線を描き、１３０℃での貯蔵弾性率（Ｅ’１３０）を読み取った。測定試験数はｎ＝３で行いその算術平均値をその方向での貯蔵弾性率とし、長手方向、幅方向それぞれの方向で測定を行った。得られた結果から貯蔵弾性率の和（Ｅ’１３０（ＭＤ＋ＴＤ））を算出した。
装置 ：ＥＸＳＴＡＲ ＤＭＳ６１００（セイコーインスツルメント（株）製）
試験モード ：引張モード
チャック間距離：２０ｍｍ
周波数 ：１Ｈｚ
歪振幅 ：１０．０μｍ
ゲイン ：１．５
力振幅初期値 ：４００ｍＮ
温度範囲 ：２３～２６０℃
昇温速度 ：２℃／分
測定雰囲気 ：窒素中
測定厚み ：上記（１）のフィルム厚みを用いた。
（３）フィルム長手方向および幅方向の１３０℃における熱収縮応力
ポリプロピレンフィルムを、フィルム試長方向（長手方向または幅方向）を長辺方向として切り出したポリプロピレンフィルム（幅４ｍｍ、長さ５０ｍｍ）の試料に切り出し、試長２０ｍｍとなるよう金属製チャックにフィルムを挟み込んだ。前記チャックに挟んだサンプルを下記装置にセットし、下記温度プログラムにて試長を一定保持し応力曲線を求めた。得られた応力曲線から、１３０℃におけるフィルムの収縮応力を読み取った。 測定試験数はｎ＝３で行いその算術平均値を収縮応力とした。なお、フィルムの長手方向、幅方向それぞれの方向に対して測定を行った。
装置 ：熱機械分析装置 ＴＭＡ／ＳＳ６０００（セイコーインスツルメント（株）製）
試験モード ：Ｌ制御モード
試長 ：２０ｍｍ
温度範囲 ：２３～２００℃
昇温速度 ：１０℃／分
ＳＳプログラム：０．１μｍ／分
測定雰囲気 ：窒素中
測定厚み ：上記（１）のフィルム厚みを用いた。
（４）表面の突起形状の偏り度Ｓｓｋ（スキューネス）
測定は（株）菱化システムのＶｅｒｔＳｃａｎ２．０ Ｒ５３００ＧＬ－Ｌｉｔｅ－ＡＣを使用して行い、付属の解析ソフトにより撮影画面を多項式４次近似面補正にてうねり成分を除去し、次いで補間処理（高さデータの取得ができなかった画素に対し周囲の画素より算出した高さデータで補う処理）を行った。ＩＳＯ２５１７８に基づいて各種パラメータを求め、一方の面内の任意の５箇所で測定を行い、それらの算術平均値を求めた。なお、フィルムの両面を測定したが、表に記載の値は、Ｓｓｋ値の低い面の側の値である。ちなみに、通常はキャストドラムに接する側の面が小さい値となる。
測定条件は下記のとおり。
製造元：株式会社菱化システム
装置名：ＶｅｒｔＳｃａｎ２．０ Ｒ５３００ＧＬ－Ｌｉｔｅ－ＡＣ
測定条件：ＣＣＤカメラ ＳＯＮＹ ＨＲ－５７ １/２インチ（１．２７センチ）
対物レンズ １０ｘ
中間レンズ ０．５ｘ
波長フィルタ ５２０ｎｍ ｗｈｉｔｅ
測定モード：Ｐｈａｓｅ
測定ソフトウェア：ＶＳ-Ｍｅａｓｕｒｅ Ｖｅｒｓｉｏｎ５．５．１
解析ソフトフェア：ＶＳ－Ｖｉｅｗｅｒ Ｖｅｒｓｉｏｎ５.５．１
測定面積：１.２５２×０．９３９ｍｍ２。
（５）フィルム表面における深さ２０ｎｍ以上の総谷側体積
上記（４）と同様の方法で測定し、付属の解析ソフトの解析ツールであるベアリング機能を用いて解析した。深さ２０ｎｍ以上の谷側空隙を指定するため、高さ領域指定において、谷側高さ閾値を－２０ｎｍに設定した。次いで解析された谷側空隙体積の値を読み取り、有効数字２桁となるよう四捨五入した。なお、フィルムの両面を測定したが、表に記載の値は上記（４）のＳｓｋ値を求めた側の面の値である。
（６）算術平均高さ（Ｓａ）、最大高さ（Ｓｚ)
上記（４）と同様の方法で測定し、付属の解析ソフトにより撮影画面を多項式４次近似面補正にてうねり成分を除去し、次いで補間処理（高さデータの取得ができなかった画素に対し周囲の画素より算出した高さデータで補う処理）を行った。ＩＳＯ２５１７８に基づいて各種パラメータを求め、一方の面内の任意の５箇所で測定を行い、それらの算術平均値として求めた。なお、フィルムの両面を測定したが、表に記載の値は上記（４）のＳｓｋ値を求めた側の面の値である。
（７）１３０℃でのフィルム絶縁破壊電圧（Ｖ／μｍ）
１３０℃に保温されたオーブン内でフィルムを１分間加熱後、その雰囲気中でＪＩＳ Ｃ２３３０（２００１）７．４．１１．２ Ｂ法（平板電極法）に準じて測定した。ただし、下部電極については、ＪＩＳ Ｃ２３３０（２００１）７．４．１１．２のＢ法記載の金属板の上に、同一寸法の株式会社十川ゴム製「導電ゴムＥ－１００＜６５＞」を載せたものを電極として使用した。絶縁破壊電圧試験を３０回行い、得られた値をフィルムの厚み（上記（１）で測定）で除し、（Ｖ／μｍ）に換算し、計３０点の測定値（算出値）のうち最大値から大きい順に５点と最小値から小さい順に５点を除いた２０点の算術平均値を１３０℃でのフィルム絶縁破壊電圧とした。
（８）冷キシレン可溶部（ＣＸＳ）
原料の場合はポリプロピレン樹脂、フィルムの場合はフィルム試料について０．５ｇを１３５℃のキシレン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した。ろ過液に溶解しているポリプロピレン系成分の量をＸ（ｇ）、試料０．５ｇの精量値をＸ０（ｇ）として、下記式
ＣＸＳ（％）＝（Ｘ／Ｘ０）×１００
から算出した。
（９）メソペンタッド分率
原料の場合はポリプロピレン樹脂、フィルムの場合はフィルム試料について凍結粉砕にてパウダー状にし、６０℃のｎ－ヘプタンで２時間抽出し、ポリプロピレン中の不純物・添加物を除去した後、１３０℃で２時間以上減圧乾燥したものをサンプルとした。該サンプルを溶媒に溶解し、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（単位：％）。
測定条件
・装置：Ｂｒｕｋｅｒ製ＤＲＸ－５００
・測定核：13Ｃ核（共鳴周波数：１２５．８ＭＨｚ）
・測定濃度：１０質量％
・溶媒：ベンゼン：重オルトジクロロベンゼン＝１：３混合溶液（体積比）
・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
・積算回数：１００００回
・測定モード：ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ
解析条件
ＬＢ（ラインブロードニングファクター）を１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のピーク分率の合計をメソペンタッド分率（ｍｍｍｍ）とする。
(1)ｍｒｒｍ
(2)(3)ｒｒｒｍ（２つのピークとして分割）
(4)ｒｒｒｒ
(5)ｍｒｍｒ
(6)ｍｒｍｍ＋ｒｍｒｒ
(7)ｍｍｒｒ
(8)ｒｍｍｒ
(9)ｍｍｍｒ
(10)ｍｍｍｍ
同じサンプルについて同様の測定を５回行い、得られたメソペンタッド分率の算術平均値を当該サンプルのメソペンタッド分率とした。
（１０）ポリプロピレン樹脂の融点
示差走査熱量計（セイコーインスツル製ＥＸＳＴＡＲ ＤＳＣ６２２０）を用いて、窒素雰囲気中で３ｍｇのポリプロピレンチップを３０℃から２６０℃まで２０℃／分の条件で昇温する。次いで、２６０℃で５分間保持した後、２０℃／分の条件で３０℃まで降温する。さらに、３０℃で５分間保持した後、３０℃から２６０℃まで２０℃／分の条件で昇温する。この昇温時に得られる吸熱カーブのピーク温度をポリプロピレン樹脂の融点とした。
（１１）静摩擦係数（μｓ）
東洋精機（株）製スリップテスターを用いて、ＪＩＳ Ｋ ７１２５（１９９９）に準じて、２５℃、６５％ＲＨにて測定した。なお、測定は、フィルム試料２枚を切り出し、フィルム長手方向を一致させ、一方のフィルムの表面と他方のフィルムの裏面とを重ねあわせて測定を行った。試験回数は５回とし、得られた値の算術平均値を当該フィルムの静摩擦係数（μｓ）とした。
（１２）フィルムコンデンサ特性の評価（１２０℃での素子加工性および耐電圧性）
フィルムの一方の面（なお、濡れ張力が表裏両面で異なる場合は、濡れ張力が高い方の面）に、(株)アルバック製真空蒸着機でアルミニウムを膜抵抗が１０Ω／ｓｑで長手方向に垂直な方向にマージン部を設けた、いわゆるＴ型マージン（マスキングオイルにより長手方向ピッチ（周期）が１７ｍｍ、ヒューズ幅が０．５ｍｍ）を有する蒸着パターンで蒸着を施し、スリット後に、フィルム幅５０ｍｍ（端部マージン幅２ｍｍ）の蒸着リールを得た。
次いで、このリールを用いて(株)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、１３０℃の温度で８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に仕上げた。
こうして得られたコンデンサ素子１０個を用いて、１２０℃高温下でコンデンサ素子に２５０ＶＤＣ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。
＜素子加工性の評価＞
作製したコンデンサ素子について、目視により各規準で判定した。
◎：コンデンサ素子の変形、シワが全くない。
○：コンデンサ素子の変形、シワが僅かにある。
×：コンデンサ素子に目立った変形、シワが生じている。
◎、○は使用可能であり、◎がより高い性能といえる。×では実用が困難である。
＜耐電圧性の評価＞
ステップアップ試験における静電容量変化を測定しグラフ上にプロットして、該容量が初期値の７０％になった電圧をフィルムの厚み（上記（１））で割り返して耐電圧評価とし、以下の通り評価した。
◎：４００Ｖ／μｍ以上
○：３９０Ｖ／μｍ以上４００Ｖ／μｍ未満
△：３８０Ｖ／μｍ以上３９０Ｖ／μｍ未満
×：３８０Ｖ／μｍ未満
◎、○は使用可能であり、◎がより高い性能といえる。△、×ではこの順で実用上の性能に劣る。
以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。
（実施例１）
メソペンタッド分率が０．９８３、融点が１６８℃で、メルトフローレート（ＭＦＲ）が２．３ｇ／１０分、冷キシレン可溶部（ＣＸＳ）が０．８質量％であるプライムポリマー（株）製ポリプロピレン樹脂を温度２５５℃の押出機に供給し、溶融させ、濾過フィルターを通過後の、樹脂温度が２２０℃になるよう設定した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９５℃に保持されたキャスティングドラム上で、エアーナイフにより密着させ冷却固化し未延伸ポリプロピレンフィルムを得た。該未延伸ポリプロピレンフィルムを複数のロール群にて段階的に１４０℃まで予熱し、そのまま周速差を設けたロール間に通し、長手方向に６．０倍に延伸した。引き続き該フィルムをテンターに導き、フィルム幅手の両端部をクリップで把持したまま１７３℃の温度（ＴＤ延伸温度＋１０℃）で予熱し、次いで１６４℃の温度で幅方向に１２．５倍延伸した。さらに１段目の熱処理および弛緩処理として幅方向に１２％の弛緩を与えながら１５２℃で熱処理を行ない、さらに２段目の熱処理としてクリップで幅方向把持したまま１４３℃で熱処理を行った。最後に３段目の熱処理として９８℃の熱処理を経てテンターの外側へ導き、フィルム端部のクリップ解放し、次いでフィルム表面（キャスティングドラム接触面側）に２５Ｗ・分／ｍ２の処理強度で大気中でコロナ放電処理を行い、フィルム厚み２．３μｍのフィルムをフィルムロールとして巻き取った。本実施例のポリプロピレンフィルムの特性およびコンデンサ特性は表１に示す通りで、１３０℃におけるフィルムの貯蔵弾性率、絶縁破壊電圧は良好で、コンデンサとしての素子加工性・耐電圧性の評価も優れたものであった。
（実施例２、３、４、５）
溶融押出シートを冷却するキャスティングドラムの温度、二軸延伸時の延伸倍率、ＴＤ予熱温度、ＴＤ延伸温度および熱処理条件を表１の条件とした以外は実施例１と同様にして、実施例２では厚み２．３μｍのポリプロピレンフィルム、実施例３～４では厚み２．４μｍのポリプロピレンフィルム、実施例５では厚み６．０μｍのポリプロピレンフィルムを得た。
各実施例のポリプロピレンフィルムの特性およびコンデンサ特性は表１に示す通りで、実施例２のポリプロピレンフィルムの１３０℃におけるフィルムの貯蔵弾性率、絶縁破壊電圧は実施例１のポリプロピレンフィルムには劣るが使用可能であり、コンデンサとしての耐電圧性評価も問題ないレベルであり、素子加工性の評価において端面にわずかなズレがあるものの実使用上は問題ないレベルであった。実施例３のポリプロピレンフィルムも１３０℃におけるフィルムの貯蔵弾性率、絶縁破壊電圧、およびコンデンサの耐電圧性の評価は実施例１には劣るものの、素子加工性の評価において端面のフィルムのズレ、シワ、変形がなく優れたものであった。実施例４のポリプロピレンフィルムは１３０℃におけるフィルムの貯蔵弾性率、絶縁破壊電圧、およびコンデンサとしての耐電圧性評価が極めて良好であり、素子加工性の評価において端面にわずかなズレが認められるもののコンデンサとして実使用上問題ないレベルであった。実施例５のポリプロピレンフィルムは１３０℃におけるフィルムの貯蔵弾性率、絶縁破壊電圧、およびコンデンサの耐電圧性の評価は実施例１には劣るものの、素子加工性の評価において端面のフィルムのズレ、シワ、変形がなく加工性は優れたものであった。
（実施例６）
１段目の熱処理および弛緩処理として、幅方向に３％の弛緩を与えながら１５２℃で熱処理を行なった以外は、実施例１と同様の方法で、ポリプロピレンフィルムを得た。なお、厚みは２．３μｍであった。このフィルムの１３０℃におけるフィルムの貯蔵弾性率、絶縁破壊電圧は実施例１のポリプロピレンフィルムには劣るが使用可能であり、コンデンサとしての耐電圧性評価も問題ないレベルであり、素子加工性の評価において端面にわずかなズレがあるものの実使用上は問題ないレベルであった。
（実施例７）
メソペンタッド分率が０．９７５、融点が１６６℃で、メルトフローレイト（ＭＦＲ）が３．０ｇ／１０分、冷キシレン可溶部（ＣＸＳ）が１．７質量％であるプライムポリマー（株）製ポリプロピレン樹脂を温度２６０℃の押出機に供給し溶融させ、濾過フィルターを通過後の樹脂温度が２６０℃になるよう設定したでＴ型スリットダイよりシート状に溶融押出し用い、溶融押出シートを冷却するキャスティングドラムの温度、二軸延伸時の延伸倍率、ＴＤ予熱温度、ＴＤ延伸温度および熱処理条件を表１の条件とした以外は実施例１と同様にして、実施例７ではでは厚み２．３μｍのポリプロピレンフィルム得た。実施例６のポリプロピレンフィルムは１３０℃におけるフィルムの貯蔵弾性率が高く、コンデンサとして加工時が良好、耐電圧性の評価も高く、また、実使用上の信頼性に問題ないレベルであった。
（比較例１）
比較例１は特許文献１（国際公開ＷＯ２０１５／１４６８９４号パンフレット）に記載の実施例１に記載の方法で製造したポリプロピレンフィルムである。比較例１のポリプロピレンフィルム特性およびコンデンサ特性は表１に示す通りで、ＴＤ予熱温度とＴＤ延伸温度が同一であり、横延伸後１段目の熱処理温度が低温であるため、延伸時の歪み除去が十分でないため加熱ロールの搬送工程でシワが発生することがあり、コンデンサとして素子加工性の評価でシワが認められることがあった。１３０℃におけるフィルムの絶縁破壊電圧も低く、また、コンデンサの耐電圧性の評価は実用上の性能に劣るレベルであった。
（比較例２）
溶融押出シートを冷却するキャスティングドラムの温度、二軸延伸時の延伸倍率、ＴＤ予熱温度、ＴＤ延伸温度および熱処理条件を表１の条件とした以外は実施例１と同様にして、厚み２．４μｍのポリプロピレンフィルムを得た。比較例２のポリプロピレンフィルムの特性およびコンデンサ特性は表１に示す通りであり、面積延伸倍率が低く、ＴＤ予熱温度とＴＤ延伸温度がほぼ同一であり、ＴＤ延伸後の熱処理が施されていない。そのため１３０℃におけるフィルムの貯蔵弾性率が不十分で、コンデンサの耐電圧性の評価も低く、コンデンサの素子加工性の評価でも形状が大きく変化しており、工業的な使用には適さないレベルであった。
（比較例３）
溶融押出シートを冷却するキャスティングドラムの温度、二軸延伸時の延伸倍率、ＴＤ予熱温度、ＴＤ延伸温度および熱処理条件を表１の条件とし、二軸延伸後にフィルムを１４０℃に予熱し、１．２倍の再縦延伸を行った以外は実施例１と同様にして 、厚み２．３μｍのポリプロピレンフィルムを得た。比較例３のポリプロピレンフィルムの特性およびコンデンサ特性は表１に示す通りであり、幅方向の延伸倍率が低いため、１３０℃におけるフィルムの貯蔵弾性率が不十分であり、１３０℃のフィルムの絶縁破壊電圧も低い。また、ＭＤ方向の歪み残っているためと推察されるが、高温環境下でＭＤ方向の熱収縮によって素子が巻き締まり、コンデンサの耐電圧性の評価ではショート破壊が発生した。一方、素子の加工性の評価では問題のないレベルであったが、再縦延伸時にフィルム破れが発生することがあった。
（比較例４）
メソペンタッド分率が０．９６８、融点が１６４℃で、メルトフローレイト（ＭＦＲ）が３．２ｇ／１０分、冷キシレン可溶部（ＣＸＳ）が１．９質量％であるプライムポリマー（株）製ポリプロピレン樹脂を用い、溶融押出シートを冷却するキャスティングドラムの温度、二軸延伸時の延伸倍率、ＴＤ予熱温度、ＴＤ延伸温度および熱処理条件を表１の条件とした以外は実施例１と同様にして、厚み２．４μｍのポリプロピレンフィルムを得た。
このポリプロピレンフィルムの特性およびコンデンサ特性は表１に示す通りであり、ポリプロピレン原料の立体規則性が低く、ＣＸＳの量が多いため、１３０℃におけるフィルムの貯蔵弾性率が不十分で、１３０℃のフィルム絶縁破壊電圧も低く、また、コンデンサの信頼性は素子形状が大きく変化し破壊しており、耐電圧性の評価も不十分なため実使用できないレベルであった。
（比較例５）
実施例１に記載の方法と同様の方法で、未延伸ポリプロピレンフィルムを得た。得られたフィルムをオーブン中で１４０℃、３分間の加熱処理を施して未延伸フィルムを得た。フィルムの厚みは２００μｍであったこのポリプロピレンフィルムの特性およびコンデンサ特性は表１に示す通りであり、二軸延伸されていないため、１３０℃におけるフィルムの貯蔵弾性率が不十分で、１３０℃のフィルム絶縁破壊電圧も低く、厚膜のため絶縁破壊電圧の測定許容範囲外であり、また、コンデンサに加工することができなかった。
Figure 0007434751000001

Claims (8)

  1. 下記測定条件により求められるフィルム長手方向と幅方向の１３０℃における固体粘弾性測定にて求められる貯蔵弾性率の和（Ｅ’１３０（ＭＤ＋ＴＤ））が１．６ＧＰａ以上であり、フィルムの少なくとも一方の表面における突起形状の偏り度（Ｓｓｋ）が－１０を超えて１００未満であるポリプロピレンフィルム。
    ＜貯蔵弾性率の和（Ｅ’１３０（ＭＤ＋ＴＤ））の測定条件＞
    装置：ＥＸＳＴＡＲ ＤＭＳ６１００（セイコーインスツルメント（株）製）
    試験モード ：引張モード
    チャック間距離：２０ｍｍ
    周波数 ：１Ｈｚ
    歪振幅 ：１０．０μｍ
    ゲイン ：１．５
    力振幅初期値 ：４００ｍＮ
    温度範囲 ：２３～２６０℃
    昇温速度 ：２℃／分
    測定雰囲気 ：窒素中
    その他 ：フィルム試長方向（長手方向または幅方向）を長辺方向として切り出したポリプロピレンフィルム（幅（短辺）１０ｍｍ×長さ（長辺）５０ｍｍ）を２３℃雰囲気下で装置チャック部に取付けて測定を実施する。測定試験数はｎ＝３で行い、その算術平均値をその方向での貯蔵弾性率とし、長手方向、幅方向それぞれの方向で測定を行う。
  2. キシレンでポリプロピレンを完全に溶解せしめた後、室温で析出させたときに、キシレン中に溶解しているポリプロピレン成分（ＣＸＳ）が１．５質量％未満である、請求項１に記載のポリプロピレンフィルム。
  3. フィルムの長手方向の１３０℃における熱収縮応力値が２．０ＭＰａ以下である、請求項１または２に記載のポリプロピレンフィルム。
  4. フィルムの幅方向の１３０℃における熱収縮応力値が２．０ＭＰａ以下である、請求項１～３のいずれかに記載のポリプロピレンフィルム。
  5. フィルムの少なくとも一方の表面において、１２５２μｍ×９３９μｍの領域における深さ２０ｎｍ以上の谷の体積を合計した総谷側体積が１～１２０００μｍ３である、請求項１～４のいずれかに記載のポリプロピレンフィルム。
  6. フィルムの少なくとも一方の表面の算術平均粗さＳａが１０～６０ｎｍであり、かつ最大高さＳｚが１００～１０００ｎｍである、請求項１～５のいずれかに記載のポリプロピレンフィルム。
  7. 請求項１～６のいずれかに記載の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膜積層フィルム。
  8. 請求項７に記載の金属膜積層フィルムを用いてなるフィルムコンデンサ。
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