JPH03122133A - ポリエステルフィルム及びこれを用いたコンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ポリエステルフィルム及びこれを誘電体とし
て用いたコンデンサに関する。

〔従来の技術〕

従来、種々のポリエステルフィルム及びこれを用いたコ
ンデンサが知られている（例えば特開昭６３−１８２３
５１号公報、特開昭６３−１９４３１８号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、かかる従来のポリエステルフィルムはポリプロ
ピレンやポリカーボネートに比べて大きな誘電吸収のた
め、それを誘電体とするコンデンサとしたときに、誘電
体内で消費される電力が大きく、絶縁抵抗値を低下せし
める原因のひとつとなっていた。

本発明は、かかる従来のポリエステルフィルムの欠点を
改良し、高温においても絶縁抵抗値が高く、優れた特性
のコンデンサ及びその誘電体となるフィルムを提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のポリエステルフィルムは、ポリエチレンテレフ
タレートを主成分とするプラスチックフィルムであって
、該プラスチックフィルムの溶融比抵抗値が１．０×１
０９Ω・ｃｍ以上であり、かつＸ線法での結晶サイズＸ
ｃ（入）及び面配向指数Ｘｉが関係式 ％式％ を満たし、かつ、示差走査熱量計で該フィルムを測定し
たときに８０〜１２０℃の範囲に吸熱ピークを持つこと
を特徴とする。

また、本発明のコンデンサは、上記ポリエステルフィル
ムを誘電体として用いたことを特徴とするものである。

本発明において、ポリエチレンテレフタレート（以下ｒ
ＰＥＴＪと略称する）を主成分とするポリエステルを用
いるが、ＰＥＴが７５重量％以上、好ましくは８０重量
％以以上型れているものがよい。ＰＥＴ成分が上記範囲
未満では、フィルムの特徴である寸法安定性、機械特性
を十分に発揮できないことがある。また、２５重量％以
下、好ましくは２０重量％以下の範囲で、ＰＥＴ以外の
ポリマを含有させてもよい。このようなポリマとしては
、ボリアリレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエ
チレン−α、β−ビス（フェノキシ）エタン４，４′ジ
カルボキシレート、ポリカーボネート等がある。さらに
、酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、紫外線吸収剤、核生成
剤、表面突起形成剤などの無機または有機添加剤を適宜
添加してもよい。

本発明のポリエステルフィルムは、上記ＰＥＴを主成分
とするポリマを二軸配向せしめたフィルムであって、該
フィルムの２８０℃における溶融比抵抗値（以下「ρ」
と略称する）は１．０ＸＩ０９Ω・ｃｍ以上、好ましく
は１．５Ｘ１０９Ω・ａｍ以上である。ρが上記の値未
満では本発明の絶縁抵抗（以下ｒｌＲＪと略称する）改
良効果が小さく、好ましくない。ρの上限は特に制限し
ないが、１．０Ｘ１０１０Ω・ｃｍ以下であることがフ
ィルムの成形性を保つ点で好ましい。

本発明のポリエステルフィルムのＸ線法による結晶サイ
ズＸｃ（人）及び面配向指数Ｘｉは、関係式 ％式％ を満たすことが必要であり、好ましくは関係式（Ｘｃ−
２２，０）　Ｘ　（ＬｘｌＱ　　−２０，０）ＸＩＯ−
３≧１．２５・　　３ を満たすことが望ましい。上記関係式を満足しないと、
本発明の目的とする、ＩＲ改良効果が小さい。なお、結
晶サイズＸｃの上限は特に限定されるものではないが、
結晶サイズＸｃは好ましくは８０、ＯＡ以下、より好ま
しくは７５．０Å以下である。結晶サイズＸｃが大きす
ぎる場合、機械物性の低下をきたすことがある。Ｘｉの
上限は特に限定しないが、９．０ＸＩＯ’以下であるこ
とがフィルムの製膜安定性の点で好ましい。

本発明のポリエステルフィルムの溶融粘度は１０００〜
６０００ボイズ（温度２８０’Ｃ，ずり速度２００ｓｅ
ｃ−１）が、フィルム成形性の点で好ましい。

本発明のポリエステルフィルムは、示差走査熱量計（以
下ｒＤＳＣｌと略称する）で測定したときに、８０〜１
２０°Ｃの範囲に吸熱ピークが現れる。この吸熱ピーク
の現れる温度は好ましくは９５〜１１５℃である。

また、本発明のポリエステルフィルムのＪＩＳ−Ｂ−０
６０１による表面粗さＲａ（カットオフ＝０．２５ｍｍ
）は０．０１〜０．２μｍの範囲にあることが好ましい
。

また、本発明のポリエステルフィルムの厚さは、特に限
定されないが、０．　５〜３０μｍの範囲にあることが
好ましい。

また、本発明のポリエステルフィルムの熱収縮率は、特
に限定されないが、１５０℃、３０分でフィルムの長さ
方向が０．１〜５％、巾方向が一１〜５％の範囲にある
ことが好ましい。

本発明のコンデンサは、巻回法または積層法などの周知
の方法で製造することができる。電極は、金属箔または
誘電体フィルムに金属を真空蒸着、スパッタリング法な
ど周知の方法で形成せしめた金属薄膜のいずれであって
もよい。電極を構成する金属としては、アルミニウム、
亜鉛、錫、チタン、ニッケルあるいはそれらの合金など
があるか、これらに限定されることはない。

本発明のコンデンサの形状は問わないが、通常のリード
線を有するタイプ、あるいはリード線を有さず基板表面
に直接ハンダ付けするタイプ（いわゆるチップコンデン
サ）のいずれでもよい。また、本発明のコンデンサは、
交流、直流いずれの用途にも使用できる。

次に本発明のポリエステルフィルムの製造方法を説明す
る。

まず、テレフタル酸を主成分とするカルボン酸またはそ
のアルキルエステルと、エチレングリコールを主成分と
するグリコールとを、カルシウム、マグネシウム、リチ
ウム、マンガン元素などの触媒金属化合物の存在下１３
０〜２６０’Ｃでエステル化あるいはエステル交換を行
なう。その後、アンチモン、ゲルマニウム、チタン元素
などからなる触媒化合物及びリン化合物を添加し、高真
空下、温度２２０〜３００°Ｃで重縮合反応させる。上
記リン化合物の種類としては、亜リン酸、リン酸、リン
酸トリエステル、ホスホン酸、ホスホネートなどがある
が、特に限定されないし、またこれらリン化合物を二種
以上併用してもよい。上記触媒化合物の添加物の添加量
は、特に限定しないが、カルシウム、マグネシウム、リ
チウム、マンガンなどの触媒金属化合物とリン化合物の
比が次式０式％） （ただし、Ｍはフィルム中のカルシウム、マグネシウム
、リチウム、マンガン元素の全モル数、Ｐはフィルム中
のリン元素のモル数である。） を満足するように含むことが、フィルムのρを１゜０×
１０９Ω・ｃｍ以上にするために望ましい。

なお、上記フィルムのρは、該押出ポリマの段階であら
かじめ測定しておいたρとは、同じ値を示す。

また、エステル化あるいはエステル交換から重縮合の任
意の段階で必要に応じて酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、
紫外線吸収剤、核生成剤、表面突起形成剤などを添加す
る。

かくして得られた重縮合ポリマを押出機に供給し、スリ
ット状のダイから溶融押出し、冷却固化せしめて未延伸
フィルムを作る。

次に、この未延伸フィルムを二軸延伸し、配向せしめる
。延伸方法としては、逐次二軸延伸法または同時二軸延
伸法を用いることができるが、本発明の関係式を満足す
るポリエステルフィルムを得るために特に好ましいのは
、逐次二軸延伸法である。

また、逐次二軸延伸の条件は、特に限定されないが、一
方向に２．５〜４．５倍延伸したのち、該方向と直角方
向に３．０〜５．０倍にすることが、本発明の関係式を
満足するポリエステルフィルムを得るのに好適である。

また、延伸温度は７０〜１３０°Ｃの範囲であればよい
。延伸速度は、通常１０３〜５Ｘ１０４％／分の範囲が
好適である。

次に、この延伸フィルムを熱処理する。熱処理条件とし
ては、温度１９０〜２５０°Ｃ１好ましくは２１０〜２
４０°０１時間１〜６０秒間とすることが、本発明の関
係式を満足するポリエステルフィルムを得るのに有効で
ある。

さらに、このフィルムをロールに巻き取り、４０〜９０
°Ｃの温度で１２時間〜４週間の再熱処理を施すことが
、ＤＳＣ測定で８０〜１２０℃の範囲に吸熱ピークを出
現させるのに有効である。

次に、本発明のコンデンサの製造方法について説明する
。

上記の如（して得られたフィルムを誘電体とし、金属箔
または金属薄膜を導電体として、積層または巻回してコ
ンデンサ素子を作るが、金属薄膜を導電体に用いた方が
本発明のＩＲ改良効果が大きい。この場合の金属薄膜形
成法としては、周知の蒸着法、スパッタリング法などを
用いることができ、特に誘電体フィルムの厚みが１，０
〜５μｍ、蒸着膜厚が１００〜５０００Ａの蒸着フィル
ムを用いてコンデンサにするのが、本発明の効果を得る
ためには最も好ましい方法である。

次に、このコンデンサ素子を、常法に従って、プレス、
熱処理、端面封止及びリード線取りっけを行なってコン
デンサとする。

本発明は、上記コンデンサを特徴とするが、上記フィル
ムに公知のコロナ放電処理を施してもよいし、また接着
性、ヒートシール性、耐湿性、滑性、表面平滑性などを
付与する目的で多種ポリマを積層した形や、有機及び／
または無機組成物で被覆した形で用いてもよい。また、
本発明のコンデンサに絶縁油等を含浸せしめて、いわゆ
る油浸コンデンサとして用いてもよい。

次に、本発明に用いた特性の測定方法及び効果の評価方
法について説明する。

（１）Ｘ線法による結晶サイズＸｃ及び面配向指数Ｘｉ フィルム試料をＸ線回折装置（理学電機株式会社製）に
より、ＣｕＫａ線をＸ線源とする反射法で、広角Ｘ線回
折測定を行った。結晶サイズＸｃは、（１００）面の測
定結果より次式より求めた。

ここで、ｋは定数で、ｋ＝１．０、λはＸ線波長、θは
（１００）面の回折ピーク角度、βはそのピークの半価
幅（ラジアン）をあられす。

Ｘｃ＝にλ／βｃｏｓθ 面配向指数Ｘｉは（１１０）面の強度の（１００）面の
強度に対する割合、Ｉ　（１丁０）／Ｉ（１００）によ
り求めた。

（２）溶融比抵抗ρ 押出機の出口短管部に間隔１ｃｍの対立電極（電極面積
：夫々２５０ｍ２、電極間の空の絶縁抵抗：１０１２Ω
以上）を設け、試料を２８０’Ｃで押出する。次いで電
極間に直流５ｋＶを印加し、その時に流れる電流Ｉ　　
（ｍＡ）を求める。２８０℃のρは次の式から求められ
る。

ρ（Ω・ｃｍ）＝１．２５’Ｘ１０８／Ｉ（３）示差走
査熱量計による吸熱ピークの測定熱流束示差走査熱量計
（島津製作所製“ＤＳＣ５０”）に試料１０ｍｇを入れ
、１０°Ｃ／分で２５℃から３００℃まで昇温させなか
ら、吸熱ピークを測定した。２２０°Ｃから２８０℃の
範囲に現われるＴｍの吸熱ピークの高さに比べ、８０℃
から１２０℃の範囲に０．３％以上の高さの吸熱ピーク
を持つものの温度を読みとった。０．３％未満の場合は
吸熱ピークなしとした。

（４）コンデンサの絶縁抵抗（ＩＲ）特性コンデンサ（
容量１．５μＦ）を温度８５℃のオーブンに入れて、１
００ｖにて課電１分後の抵抗値を超絶総計（ＨＰ製）を
用い測定した。なお、測定は夫々１００個について行な
い、平均値を求めた。

（５）極限粘度 ０−クロロフェノールを溶媒として２５°Ｃにおいて測
定した値である。

（６）フィルム中の金属分析 フィルム中のカルシウム、マグネシウム、リチウム、マ
ンガンなどの元素の定量は原子吸光法によって測定し、
リン元素は比色法によって測定した。

〔実施例〕

実施例１ （１）本発明のフィルムの調製 テレフタル酸ジメチル１００重量部、エチレングリコー
ル７０重量部、触媒として酢酸カルシウム０．０９重量
部を用いて、常法によりエステル交換反応を行ない、そ
の生成物に三酸化アンチモン０．０３重量部、トリメチ
ルホスフェート０６１５重量部、亜燐酸０．０２重量部
および二酸化珪素（粒子径１．２μｍ）０．１重量部を
添加し、常法によって重縮合して、極限粘度０．６４の
ポリマペレットを得た。

次いで、このペレットを１８０℃で４時間、真空乾燥し
た後、押出機に供給して、２８０℃で溶融押出し、６０
’Ｃの冷却ドラムに巻き付けて、未延伸シートを作った
。

次いで、この未延伸シートを９５℃にて長平方向に３．
８倍延伸した。この延伸は、２組のロールの周速差で行
なわれ、延伸速度は１００００％／分であった。この−
軸延伸フィルムをステンタを用いて、１０５℃で幅方向
に延伸速度２５００％／分で、４倍延伸し、定長下で２
３０℃、１０秒間熱処理し、厚さ１．５μｍの二軸配向
フィルムを得た。

次いで、このフィルムをロール状に巻き、７０℃に保っ
たオーブンの中で１０日間の再熱処理を施した。

このフィルムの溶融押出し時に測定したρは、１．６０
Ｘ１０”Ω・ｃｍであった。また、結晶サイズＸｃは６
５．３人、面配向指数Ｘｉは０゜０６５であった。また
、ＤＳＣでは、１０４°Ｃにピークをもつ吸熱が測定さ
れた（フィルムＡ）。

（２）コンデンサの調製 前項（１）で得たフィルムを真空蒸着装置にセットし、
アルミニウムを連続蒸着させて、膜抵抗が３Ω／口の蒸
着膜をフィルム上に形成した。この蒸着フィルムをスリ
ットし、素子巻機にかけてコンデンサ素子を作り、さら
に常法によって、端面封止及びリード線取り付けを行っ
て、コンデンサ（容量１．５μＦ）を作った（コンデン
サＡ）。

（３）評価 前項（２）で作成したコンデンサ１０００個について、
８５°ＣのＩＲを測定した。この平均値は８゜３×１０
２ＭΩであり、良好であった（第１表）。

実施例２〜４、比較例１〜４ 実施例１において、延伸後の熱処理温度を２１０°Ｃに
変更した以外は全く同様にして作成したコンデンサ（実
施例２）や、ロール状のフィルムを、５０°Ｃで３週間
の再熱処理した以外は、実施例２と全く同様にして作成
したコンデンサ（実施例３）や、トリメチルホスフェー
トを０．３重量部にした以外は全く同様にして作成した
コンデンサ（実施例４）は第１表に示すとうりＩＲ特性
は良好であった。

しかし、実施例１において延伸後の熱処理温度、熱処理
時間、ロール状フィルムの再熱処理温度、時間などのフ
ィルム製造条件を変更したフィルム（比較例１〜３）、
フィルム中の金属／リン比を変更してフィルムの溶融比
抵抗の異なるフィルム（比較例４）などを用いて作成し
たコンデンサは、誘電体であるフィルムの特性が本発明
の特許請求のいずれかの要件を満たさないため、Ｉ　Ｒ
特性の向上したコンデンサは得られなかった。

〔発明の効果〕

本発明のポリエステルフィルムは、ＰＥＴを主成分とし
、かつ溶融比抵抗、結晶サイズ、面配向状態、ＤＳＣの
各特性が最適化されているため、ＩＲ特性が改良される
という効果を奏する。

このＩＲ特性が良好であるということは、誘電体の絶縁
性が高いことであり、特に高電圧回路で用いるコンデン
サに最適である。また、該フィルムは、コンデンサのみ
ならず、ケーブル、モータ関係、トランス関係、その他
の電気絶縁用途にも使用することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリエチレンテレフタレートを主成分とするプラ
   スチックフィルムであって、該プラスチックフィルムの
   溶融比抵抗値が１．０×１０＾９Ω・ｃｍ以上であり、
   かつＸ線法での結晶サイズＸｃ（Å）及び面配向指数Ｘ
   ｉが関係式 （Ｘｃ−２２．０）×（Ｘｉ×１０＾３−２０．０）×
   １０＾−＾３≧１．２０を満たし、かつ、示差走査熱量
   計で該フィルムを測定したときに８０〜１２０℃の範囲
   に吸熱ピークを持つことを特徴とするポリエステルフィ
   ルム。
2. （２）請求項１記載のポリエステルフィルムを誘電体と
   して用いたことを特徴とするコンデンサ。