JP7651985B2 - 金属層一体型ポリプロピレンフィルム - Google Patents
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前記金属層一体型ポリプロピレンフィルムの第一方向の弾性率が3.27~3.80GPaである、金属層一体型ポリプロピレンフィルム。
本発明は、その一態様において、ポリプロピレンフィルムと、前記ポリプロピレンフィルムの片面又は両面に積層された金属層とを有する金属層一体型ポリプロピレンフィルムであって、前記金属層一体型ポリプロピレンフィルムの第一方向の弾性率が3.27~3.80GPaである、金属層一体型ポリプロピレンフィルム(本明細書において、「本発明の金属層一体型ポリプロピレンフィルム」と示すこともある。)に関する。また、本発明の金属層一体型ポリプロピレンフィルムが有する前記ポリプロピレンフィルム(金属層が積層されていないポリプロピレンフィルム)を、本明細書において、「本発明のポリプロピレンフィルム」と示すこともある。以下に、これらについて説明する。
C=εS/d
V=Sd
C/V=ε/d2
次に、本発明の金属層一体型ポリプロピレンフィルムの製造方法について説明する。なお、本発明の金属層一体型ポリプロピレンフィルムは、以下に説明する金属層一体型ポリプロピレンフィルムの製造方法で製造されていることが好ましいが、以下に説明する金属層一体型ポリプロピレンフィルムの製造方法で製造されていなくてもよい。
本発明のポリプロピレンフィルムを準備する工程Aと、
前記工程Aで準備した本発明のポリプロピレンフィルムの片面又は両面に金属層を積層して本発明の金属層一体型ポリプロピレンフィルムを得る工程Bと
を少なくとも有する。
本発明は、その一態様において、本発明の金属層一体型ポリプロピレンフィルムを含む、コンデンサ(本明細書において、「本発明のコンデンサ」と示すこともある。)に関する。以下、これについて説明する。
実施例および比較例で使用した樹脂の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、z平均分子量(Mz)、分子量分布(Mw/Mn)、分子量分布(Mz/Mn)、微分分布値差(DM)メソペンタッド分率(mmmm)、ヘプタン不溶分(HI)、及びメルトフローレート(MFR)を測定した。これらの測定値は、原料樹脂ペレットの形態での値である。測定方法は以下の通りである。
GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用い、以下の条件で、樹脂の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、z平均分子量(Mz)、分子量分布(Mw/Mn)、及び、分子量分布(Mz/Mn)を測定した。
樹脂について、対数分子量log(M)=4.5のときの微分分布値、対数分子量log(M)=6.0のときの微分分布値を、次のような方法で得た。まず、RI検出計を用いて検出される強度分布の時間曲線(溶出曲線)を、上記標準ポリスチレンを用いて作製した検量線を用いて標準ポリスチレンの分子量M(Log(M))に対する分布曲線に変換した。次に、分布曲線の全面積を100%とした場合のLog(M)に対する積分分布曲線を得た後、この積分分布曲線をLog(M)で、微分することによってLog(M)に対する微分分布曲線を得た。この微分分布曲線から、Log(M)=4.5およびLog(M)=6.0のときの微分分布値を読んだ。Log(M)=4.5のときの微分分布値とLog(M)=6.0のときの微分分布値との差を微分分布値差DMとした。なお、微分分布曲線を得るまでの一連の操作は、使用したGPC測定装置に内蔵されている解析ソフトウェアを用いて行った。
樹脂を溶媒に溶解し、高温型フーリエ変換核磁気共鳴装置(高温FT-NMR)を用いて、以下の条件で測定した。結果を表1に示す。
高温型核磁気共鳴(NMR)装置:日本電子株式会社製、高温型フーリエ変換核磁気共鳴装置(高温FT-NMR)、JNM-ECP500
観測核:13C(125MHz)
測定温度:135℃
溶媒:オルト-ジクロロベンゼン(ODCB:ODCBと重水素化ODCBの混合溶媒(混合比=4/1))
測定モード:シングルパルスプロトンブロードバンドデカップリング
パルス幅:9.1μsec(45°パルス)
パルス間隔:5.5sec
積算回数:4,500回
シフト基準:CH3(mmmm)=21.7ppm
樹脂について、10mm×35mm×0.3mmにプレス成形して約3gの測定用サ
ンプルを作製した。次に、ヘプタン約150mLを加えてソックスレー抽出を8時間行った。抽出前後の試料質量よりヘプタン不溶分を算出した。
樹脂について原料樹脂ペレットの形態でのメルトフローレート(MFR)を、東洋精機株式会社のメルトインデックサを用いてJIS K 7210の条件Mに準じて測定した。具体的には、まず、試験温度230℃にしたシリンダ内に、4gに秤りとった試料を挿入し、2.16kgの荷重下で3.5分予熱した。その後、30秒間で底穴より押出された試料の重量を測定し、MFR(g/10min)を求めた。上記の測定を3回繰り返し、その平均値をMFRの測定値とした。
結果を表1に示す。
<実施例1>
ポリプロピレン樹脂Aとポリプロピレン樹脂Bとをドライブレンドした。混合比率は、質量比で樹脂A:樹脂B=65:35とした。その後、ドライブレンドした樹脂組成物を押出機に供給して、255℃の温度で溶融した後、Tダイを用いて押出し、表面温度を94℃に保持した金属ドラムに巻きつけて固化させて、厚さ約120μmのキャスト原反シートを作製した。得られたキャスト原反シートを139℃の温度で速度差を設けたロール間に通してMD方向(流れ方向)に4.7倍に延伸し、直ちに室温(23℃)まで冷却した。このとき、ニップ圧は0.40MPaとした。
混合比率が質量比で樹脂A:樹脂B=65:35である樹脂組成物に代えて、樹脂C:樹脂D=65:35を使用し、キャスト原反シートのMD方向(流れ方向)の延伸倍率を4.5倍に変更する以外は実施例1と同様にして、ポリプロピレンフィルム及び金属層一体型ポリプロピレンフィルムを得た。
キャスト原反シートのMD方向(流れ方向)の延伸倍率を4.3倍に変更する以外は実施例2と同様にして、ポリプロピレンフィルム及び金属層一体型ポリプロピレンフィルムを得た。
キャスト原反シートのMD方向(流れ方向)の延伸倍率を5.0倍に変更する以外は実施例2と同様にして、ポリプロピレンフィルム及び金属層一体型ポリプロピレンフィルムを得た。
キャスト原反シートのMD方向(流れ方向)の延伸倍率を4.3倍に変更し、且つ冷却ロール104cの温度を-24℃に変更する以外は実施例2と同様にして、ポリプロピレンフィルム及び金属層一体型ポリプロピレンフィルムを得た。
キャスト原反シートのMD方向(流れ方向)の延伸倍率を4.5倍に変更し、冷却ロール104cの温度を-24℃に変更し、且つ金属蒸気生成部104aにおけるアルミニウムワイヤーの供給速度を460mm/分に変更する以外は実施例2と同様にして、ポリプロピレンフィルム及び金属層一体型ポリプロピレンフィルムを得た。
キャスト原反シートのMD方向(流れ方向)の延伸倍率を4.3倍に変更し、冷却ロール104cの温度を-24℃に変更し、且つ金属蒸気生成部104aにおけるアルミニウムワイヤーの供給速度を460mm/分に変更する以外は実施例2と同様にして、ポリプロピレンフィルム及び金属層一体型ポリプロピレンフィルムを得た。
実施例、比較例で作成した金属層一体型ポリプロピレンフィルムを30mm幅にスリットした。次に、2枚の金属層一体型ポリプロピレンフィルムを相合わせた。株式会社皆藤製作所製自動巻取機3KAW-N2型を用い、相合わせた前記金属層一体型ポリプロピレンフィルムを、巻き取り張力176g、接圧255g、巻き取り速度4m/sにて、1350ターン巻回を行った。素子巻きした素子は、荷重5.9kg/cm2でプレスしながら120℃にて15時間熱処理を施した。その後、素子端面に亜鉛金属を溶射した。溶射条件としては、フィード速度20mm/s、溶射電圧22V、溶射圧力0.4MPaとし、厚さ0.7mmになるよう溶射を行った。こうして扁平型コンデンサを得た。扁平型コンデンサの端面にリード線をはんだ付けした。その後、扁平型コンデンサをエポキシ樹脂で封止した。エポキシ樹脂の硬化は、90℃で2.5時間加熱した後、さらに、120℃で2.5時間加熱して行った。出来上がったコンデンサの静電容量は、50μFであった。
実施例及び比較例で得られたポリプロピレンフィルム、金属層一体型ポリプロピレンフィルム、及びコンデンサについて、各種測定及び評価を行った。方法は、次のとおりである。
ポリプロピレンフィルム及び金属層一体型ポリプロピレンフィルムの厚さは、シチズンセイミツ社製の紙厚測定器MEI-11を用いて100±10kPaで測定したこと以外、JIS-C2330に準拠して測定した。
ポリプロピレンフィルム及び金属層一体型ポリプロピレンフィルムの弾性率は、JIS K 7127:1999に準拠して測定した。具体的には、各フィルムから、長さ150mm、幅10mmの矩形のサンプルを切り出した。このとき、MD方向が長さ方向となるようにサンプルを切り出した。サンプルを、引張試験機(株式会社エー・アンド・デイ製 テンシロン万能試験機 RTG-1210)のチャックにチャック間距離50mmでセットした後、試験速度300mm/minで引張試験を行った。引張試験の際の温度は23℃であった。引張試験におけるサンプル破壊時の荷重値を、引張試験前におけるサンプルの断面積(引張試験前におけるサンプルの厚さ×幅10mm)で除すことによって、弾性率(GPa)を算出した。引張試験は5回行い、その平均値を弾性率(GPa)とした。
金属層一体型ポリプロピレンフィルムの金属層側表面における突出部山高さ(Rpk)を、下記測定方法により測定した。すなわち、光干渉式非接触表面形状測定機として株式会社菱化システム製の「VertScan2.0(型式:R5500GML)」を使用した。測定用サンプルとして、金属層一体型ポリプロピレンフィルムを流れ方向20cm程度の任意の大きさに切り出し、シワを十分に伸ばした状態で、静電密着板などを利用して測定ステージにセットした。
株式会社三菱ケミカルアナリテック製、低抵抗 抵抗率計ロレスタGX MCP-T610を用い、作製した金属層一体型ポリプロピレンフィルムにプローブ当てて測定した。測定は、フィルム幅方向の中央付近のアクティブ部で行い、それぞれ5箇所の平均値を、膜抵抗とした。
コンデンサの試験前の初期静電容量を、日置電機株式会社製LCRハイテスター3522-50を用いて測定した。次に、コンデンサに室温で1000Vの直流電圧を10秒印加した。電圧印加後のコンデンサの静電容量を同様に測定し、試験前後の容量変化率を、次の式:(静電容量の変化率)=[(電圧印加後の静電容量)-(初期静電容量)]/(初期静電容量)×100(%) により算出した。
(4-6-1)試験1(ステップアップ試験)
コンデンサの耐電圧性を電圧ステップアップ試験により測定した。具体的には、次のようにして測定した。得られたコンデンサを、恒温槽内に入れて、あらかじめ105℃にて予熱した後、恒温槽から取り出し、日置電機株式会社製LCRハイテスター3522-50にて静電容量を測定した(初期静電容量)。次に、105℃の恒温槽中にて、コンデンサに600Vの直流電圧を1時間印加した。電圧印加後のコンデンサを恒温槽から取り出し、静電容量を同様に測定し、試験前後の容量変化率を、次の式:(静電容量の変化率)=[(電圧印加後の静電容量)-(初期静電容量)]/(初期静電容量)×100(%) により算出した。ついで、コンデンサを再度恒温槽内に戻し、650Vの直流電圧を1時間印加し、静電容量を同様に測定した。電圧を50Vずつ上げ、容量変化率が-10%になるまで、この操作を繰り返し行い、累積的に電圧を印加した。容量変化率が-10%になったときの電圧を、作製した金属層一体型ポリプロピレンフィルムの厚さで除すことによって、耐電圧性を求めた。試験は2個のサンプルで行い、その平均値により評価した。
コンデンサの耐電圧性を短時間耐圧試験により測定した。具体的には、次のようにして測定した。得られたコンデンサの試験前の初期静電容量を、日置電機株式会社製LCRハイテスター3522-50を用いて測定した。次に、コンデンサに室温で1000 Vの直流電圧を10秒印加した。電圧印加後のコンデンサの静電容量を同様に測定し、試験前後の容量変化率を、次の式:(静電容量の変化率)=[(電圧印加後の静電容量)-(初期静電容量)]/(初期静電容量)×100(%) により算出した。次に、1050Vの直流電圧を10秒印加し、静電容量を同様に測定した。電圧を50Vずつ上げ、容量変化率が-2%になるまで、この操作を繰り返し行い、累積的に電圧を印加した。容量変化率が-2%になったときの電圧を、作製した金属層一体型ポリプロピレンフィルムの厚さで除すことによって、耐電圧性を求めた。試験は2個のサンプルで行い、その平均値により評価した。
コンデンサの端面の形状安定性を評価した(目視評価)。評価基準は以下の通りである。
○:座屈、皺がほぼない。
×:座屈、皺が多い。
結果を表2に示す。表2中、PPフィルムはポリプロピレンフィルムを示し、MFは金属層一体型ポリプロピレンフィルムを示す。
2 ポリプロピレンフィルム
3 金属蒸着電極
3a 金属蒸着層
3b 電極取り出し部
4 絶縁マージン
Claims (12)
- ポリプロピレンフィルムと、前記ポリプロピレンフィルムの片面又は両面に積層された金属層とを有する金属層一体型ポリプロピレンフィルムであって、
前記金属層一体型ポリプロピレンフィルムの第一方向の引張弾性率(弾性率A)が3.27~3.80GPaであり、
前記弾性率Aは以下の方法により測定される値である、
、金属層一体型ポリプロピレンフィルム。
(弾性率Aの測定方法)
弾性率Aは、JIS K 7127:1999に準拠して、次のように測定する。金属層一体型ポリプロピレンフィルムから、長さ150mm、幅10mmの矩形のサンプルを切り出す。このとき、第一方向が長さ方向となるようにサンプルを切り出す。サンプルを、引張試験機(株式会社エー・アンド・デイ製 テンシロン万能試験機 RTG-1210)のチャックにチャック間距離50mmでセットして、試験速度300mm/minで引張試験を行う。引張試験の際の温度は23℃とする。引張試験におけるサンプル破壊時の荷重値を、引張試験前におけるサンプルの断面積(引張試験前におけるサンプルの厚さ×幅10mm)で除すことによって、弾性率(単位はGPa)を算出する。引張試験は5回行い、その平均値を弾性率A(GPa)とする。 - 前記ポリプロピレンフィルムの第一方向の引張弾性率(弾性率B)が2.70~3.30GPaであり、前記弾性率Bは以下の方法により測定される値である、請求項1に記載の金属層一体型ポリプロピレンフィルム。
(弾性率Bの測定方法)
弾性率Bは、JIS K 7127:1999に準拠して、次のように測定する。ポリプロピレンフィルムから、長さ150mm、幅10mmの矩形のサンプルを切り出す。このとき、第一方向が長さ方向となるようにサンプルを切り出す。サンプルを、引張試験機(株式会社エー・アンド・デイ製 テンシロン万能試験機 RTG-1210)のチャックにチャック間距離50mmでセットして、試験速度300mm/minで引張試験を行う。引張試験の際の温度は23℃とする。引張試験におけるサンプル破壊時の荷重値を、引張試験前におけるサンプルの断面積(引張試験前におけるサンプルの厚さ×幅10mm)で除すことによって、弾性率(単位はGPa)を算出する。引張試験は5回行い、その平均値を弾性率B(GPa)とする。 - 金属層側表面における突出部山高さ(Rpk)が0.050~0.078μmである、請求項1又は2に記載の金属層一体型ポリプロピレンフィルム。
- 膜抵抗が1~25Ω/sqである、請求項1~3のいずれかに記載の金属層一体型ポリプロピレンフィルム。
- 前記弾性率Aが3.28~3.60GPaである、請求項1~4のいずれかに記載の金属層一体型ポリプロピレンフィルム。
- 金属層側表面における突出部山高さ(Rpk)が0.059~0.078μmである、請求項1~5のいずれかに記載の金属層一体型ポリプロピレンフィルム。
- 前記ポリプロピレンフィルムが二軸延伸フィルムである、請求項1~6のいずれかに記載の金属層一体型ポリプロピレンフィルム。
- 前記ポリプロピレンフィルムの厚さが0.8~3.5μmである、請求項1~7のいずれかに記載の金属層一体型ポリプロピレンフィルム。
- 前記ポリプロピレンフィルムが単層フィルムである、請求項1~8のいずれかに記載の金属層一体型ポリプロピレンフィルム。
- コンデンサ用である、請求項1~9のいずれかに記載の金属層一体型ポリプロピレンフィルム。
- 請求項1~10のいずれかに記載の金属層一体型ポリプロピレンフィルムを含む、コンデンサ。
- 請求項1~10のいずれかに記載の金属層一体型ポリプロピレンフィルムの巻回物を含む、請求項11に記載のコンデンサ。
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