JPH04138244A - 油含浸型コンデンサ用フィルム - 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〕 本発明は絶縁油の含浸性を改良した油含浸型コンデンサ
用フィル１１に関する。

〔従来の技術〕

一軸または二軸延伸されたポリプロピレンフィルムは電
気特性が優れているため油含浸型コンデンサの誘電体層
として使用されている（特開昭５１−６３５００号公報
、特開昭６２−７１２１．１号公報等）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、これら従来の技術には下記のような欠点
があった。

すなわち、特開昭５１−６３５００号公報に記載された
β晶生成による網目構造を有する粗面フィルムはフィル
ム表面の凹凸が小さく、粗面密度が少なく、コンデンサ
形成時のフィルム層間への油含浸が不充分であり、部分
的に未含浸部分が生じ、コロナ破壊による早期絶縁破壊
にいたりコンデンサ寿命を大幅に低下させる。

特開昭６２−７１２１１号公報に開示されたものは、独
立した粒状突起で表面粗度Ｒａが０．２μｍ〜０．７μ
ｍのフィルムであるが、６μｍ〜１２μｍの薄いフィル
ムでは表面粗れ状態が大（なり過ぎているため、実厚み
の低下により耐Ｉが劣り、コンデンサ寿命を低下させる
。また、：ンデンサ形成時の素子巻工程において、摩擦
帯１による静電気が発生し、Ａｌ箔との合わせ巻時家を
巻込み十分な素子を得ることができない。

本発明は上記従来の欠点を解消し、素子巻き刀工時に優
れ、かつ誘電体層の油層を十分に確保りかつコンデンサ
寿命の優れた誘電体層を有するｈ含浸型コンデンサ用フ
ィルムを提供することを１的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、両面が粗面化されたフィルムであてて、一方
の面は網目構造よりなる粗面であり表刊粗度Ｒａが０．
０２５μｍ　〜０．１５μｍであζ高さ０．０１２５μ
ｍ以上の突起が１０個／　ｍ　ｒｒ〜３０個／　ｍ　ｍ
存在し、他方の面は独立した粒４ノ突起が形成され表面
粗度Ｒａが０．０５μｍ−Ｑ３μｍであり高さ０．０２
５μｍ以上の突起が１０個／　ｍ　ｍ〜４０個／　ｍ　
ｍ存在することを特徴とする油含浸型コンデンサ用フィ
ルム、を要旨とする。

本発明の油含浸型コンデンサ用フィルムは、両面が粗面
化されたフィルムであり、一方の面（以下「Ａ面」とい
う）は、網目構造よりなる粗面である。この網目構造は
繊維状物、裂状物またはこれらの集合体からなる網目要
素から構成されているものであり、該繊維状物および裂
状物は網目状組織の結節点を構成しているものである。

Ａ面の表面粗度Ｒａは０．　０２５μｍ　〜０１１５μ
ｍ１好ましくは０．０４μｍ〜０．１０μｍである。こ
の範囲よりＲａが小さい場合には、フィルムの表面が平
滑であり、素子巻時に静電気の影響によりＡｌ箔との滑
り不良を伴い、しいてはフィルムとの合せ巻き時にＡＩ
箔に折れ皺が発生する。よって欠点による収率の低下や
皺によりコンデンサの破壊電圧が低下する。逆にＲａが
この範囲よりも大きい場合には実質的な厚み低下によっ
て短期破壊が見られるようになる。

またＡ面には、高さ０．０１２５μｍ以上の突起が１０
個／　ｍ　ｍ〜３ｏ個／　ｍ　ｍ存在することが必要で
あり、好ましくは１５個／　ｍ　ｍ以上〜２５個／　ｍ
　ｍ以下である。高さ０．０１２５μｍ以上の突起が１
０個／　ｍ　ｍより少ないと粗面が不充分であり、滑り
不良のため素子巻加工性に支障をきたす。また、３０個
／　ｍ　ｍより多くなると、フィルム自体の耐電圧特性
を低下させ、耐圧良好なコンデンサを得ることができな
くなる。

本発明のフィルムの他方の面（以下「Ｂ面」という）は
独立した粒状突起が形成され、その表面粗度Ｒａが０．
０５μｍ　〜０．３．ｃｚｍ、好ましくは０．０８μｍ
〜０．２５μｍである。ここで粒状突起とは、従来のβ
晶球晶による網目構造とは異なる形状である。そしてＢ
面における表面粗度Ｒａが０．０５μｍに満たないと、
絶縁油の含浸性が劣り、絶縁耐力の低下を招く。一方、
０．　３μｍを越えると面粗度が大きくなりすぎてフィ
ルムの実質的な厚み低下によってコンデンサの短期破壊
が見られる。

またＢ面の突起数は、高さ０．０２５μｍ以上の突起が
１０個／　ｍ　ｍ〜４ｏ個／　ｍ　ｍ存在することか必
要であり、好ましくは１５個／　ｍ　ｍ〜３゜個／　ｍ
　ｍである。高さ０．０２５μｍ以上の粒状突起が１０
個／　ｍ　ｍより少ないと粗面が不七分となって層間へ
の油層確保に支障をきたし、コロナ破壊によるコンデン
サの早期破壊、１こつながる。また、４０個／　ｍ　ｍ
を越えると粗れの程度が多くなり、フィルムの耐圧特性
を低下させ、コンデンサでの耐圧低下につながる。コン
デンサを構成するフィルム厚みは好ましくは５μｍ〜１
２μｍである。

本発明の両面が粗面化されたフィル゛ムは、例えばエチ
レンプロピレン共重合体からなる複合層とポリプロピレ
ンからなるベース層との積層構造をとることによって得
ることができる。この場合、ベース層側の表面は網目構
造を有し、複合層側の表面には独立した粒状突起が形成
されている。ベース層は、必ずしもプロピレンホモポリ
マーである必要はなく、本発明の効果が達成される範囲
内であれば他種オレフィンが共重合されまたは他種ポリ
オレフィンが混合されていてもよい。さらに公知の各種
添加剤類、例えば安定剤、充填剤、酸化防止剤などを添
加することもできる。

このような積層構造のフィルムは、例えば、次のように
して作ることができる。

代表的な例としては共押し出しによる方法がある。共押
し出しとしては、二台の押し出し機を用い、片方にポリ
プロピレンを、他方にエチレンプロピレン共重合体を供
給して一つの口金の中で合流させて溶融押し出しし、積
層シートを二軸延伸するものである。他の方法としては
、未延伸のポリプロピレンシートの上にエチレンプロピ
レン共重合体を溶融押し出しでラミネートを行ない、こ
れを二軸延伸してもよい。いずれの方法にしてもポリプ
ロピレン層とエチレンプロピレン共重合体層は特別な処
理を行うことなく接合するが、必要ならばコロナ処理な
どの表面活性化処理やアンカーコート剤を塗布後積層さ
せてもよい。

本発明の油含浸型コンデンサ用フィルムより作成される
油含浸型コンデンサにおいては、その電極は特に限定さ
れるものではなく、例えばアルミニウム、亜鉛、銅、銀
、錫、鉛等が使用される。

なお、電極の形態は箔状でも蒸着でもよい。

油含浸型コンデンサに用いる絶縁油としては、電気絶縁
性のあるものであれば任意のものを使用することができ
る。例えば多塩化ビフェニール類、パラフィン類、ナフ
テン類、あるいは芳香族系炭化水素よりなる鉱油類、ポ
リブテン、菜種油あるいはシリコーン油などをあげるこ
とができる。これらは単独で、あるいは混合して使用す
ることができ、また、これら油の中に公知の添加剤を添
加することもできる。好ましい絶縁油としては粘性の小
さな、ガス吸収性の優れた、フェニルキシリルエタン、
モノイソプロピルビフェニールである。

次に本発明の油含浸型コンデンサ用フィルムの製造方法
をさらに詳しく説明する。ただし、本発明は以下の製造
法に限定されるものではない。

まず、灰分３０　ｐ　ｐｍ以下（好ましくは２０ｐｐｍ
以下）、アイソタクチック度９７．０〜９９゜５％のポ
リプロピレンを２４０〜２８０℃にて溶融する。一方、
エチレン含有量１．０〜３．０重量％のエチレンプロピ
レンランダム共重合体７５〜８８重量％と高密度ポリエ
チレン１２〜２５重量％を重合させたエチレンプロピレ
ンブロック共重合体を２３０〜２７０℃にて溶融する。

これら２つの溶融ポリマーを１台のＴダイより３００μ
ｍ〜８００μｍ相当のシート状に押し出し、表面温度５
０〜９０℃のチルロールにて冷却固化して積層シートを
得る。

この積層シートを１３０〜１５５℃の温度で長さ方向に
４．０〜５．６倍延伸し、次いて１６０〜１７５℃の温
度で幅方向に８．０倍〜１０．５倍延伸し、１００〜１
６５℃の温度で弛緩しなから熱処理した後、巻取る。

更にこれらのフィルムを１００ｍｍ幅に裁断し、本発明
のコンデンサ用フィルムを得る。

本発明のフィルムを用いて、コンデンサを作るときは次
のようにして行なう。本発明のフィルム２枚以上を、ア
ルミニウム箔と重ね巻き回し、コンデンサ素子を形成す
る。なお、誘電体層は、上記以外に、他の材料、例えば
紙と組み合わせてもよい。次いでこのコンデンサ素子を
容器にいれ７０〜１００℃の温度で減圧下にて乾燥を行
なう。

乾燥時間は２４〜４８時間はど実施後、減圧室中の容器
に絶縁油、好ましくはフェニルキシリルエタンあるいは
モノイソプロピルフェニールを８０〜１００℃の温度で
含浸させることによって油含浸型コンデンサが得られる
。

次に本発明において採用した測定方法および評価方法に
ついて述べる。

（１）突起の数、突起の高さ、表面粗度ＲａＪＩＳ−Ｂ
−０６０１に準じて測定した。

小板研究所■製の解析装置付三次元万能表面形状測定器
Ｍｏｄｅｌ　５Ｅ−３ＦＫＳを用いてフィルムの表面を
次の測定条件で測定した。

測定長・・・・１ｍｍ 縦倍率・・・・５０００倍 横倍率・・・・２００倍 送り速度・・・０．１ｍｍ／ＳｅＣ フィルター・・０．２５ｍｍ 測定間隔・・・１０μｍ 測定数・・・・２０個 上記条件によって得られた山数より、高さ０゜０１２５
μｍ以上の突起の数または高さ０．０２５μｍ以上の突
起の数を求める。ここでの高さとは、表面凹凸の中心線
よりの高さをいう。

（２）コンデンサ寿命 １０μｍのフィルムを３枚重ねて誘電体層とし、電極と
して６μｍ厚みのＡＩ箔を用いて０．２μＦのコンデン
サを作成し、フエ・ニルキシリルエタンを絶縁油に用い
て真空下で８０℃で２４時間乾燥後、８０℃で２４時間
含浸を行ない、誘電体層のフィルムに絶縁油を含浸させ
た油含浸型コンデンサとした。ここでフィルム厚みは１
０枚重ねのときのマイクロメーター厚みを１枚あたりに
換算して求めた。

（ａ）短期寿命 上記コンデンサを用いて室温で２．４ｋＶ・ＡＣ課電し
破壊にいたるまでのコンデンサの寿命比較を行なった。

そして、１２００秒以上を　　　　　　　０７２０秒以
上１２００秒未満を　０ ５００秒以上７２０秒未満を　　△ ５００秒未満を　　　　　　　　× で表した。

（ｂ）長期寿命 上記コンデンサを用いて８０℃で１．６ｋＶ・ＡＣを課
電し破壊にいたるまでのコンデンサ寿命比較を行なった
。

１０００ｈ　ｒ以上を　　　　　　　　◎６００ｈ　ｒ
以上１０００ｈｒ未満を　０４００ｈｒ以上６００ｈｒ
未満を　　△４００ｈｒ未満を　　　　　　　　　×で
表した。

（３）素子巻加工性 １０μｍのフィルムを３枚重ねて誘電体層とし、電極と
して６μｍ厚みのＡ１箔を用いて０．２μＦのコンデン
サを作成した。コンデンサ作成時の速度は３００ｍ／分
で実施し、コンデンサを抜き取り、平板状にプレス後下
記基準により評価を行なった。

○　コンデンサの端面ずれがなく　（端面ずれ１．０ｍ
ｍ以下）、Ａ１箔の巻キ込 み折れ皺がない。

×　コンデンサ端面ずれ、折れ皺及び抜きとり時局ずれ
を生じるもの （４）天分 ＪＩＳ−Ｃ−２１１１に準じて測定した。

〔実施例〕

次に、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する
。

実施例１ アイソタクチック度９８．８％のポリプロピレンを押出
し温度２６０℃で溶融し、一方エチレン含有量１．５重
量％のエチレンプロピレンランダム共重合体８３．０重
量％と高密度ポリエチレン１７．０重量％の配合割合で
重合して得られたアイソタクチック度９３．５％のエチ
レンプロピレンブロック共重合体を、押出し温度２５０
℃で溶融し、両方の溶融体を巾６６０ｍｍ、間隙１．０
ｍｍのＴダイより、ポリプロピレン層の厚みが３９５μ
ｍ１工チレンプロピレンブロツク共重合体層の厚みが３
５μｍになる様調整して押出し、全厚み４３０μｍのシ
ートを得た。該シートを７０℃に加熱されたロールで徐
々に固化させた後に、１５０℃の温度で長さ方向に４．
７５倍の延伸を行ない、次いで幅方向に１６８℃の温度
で９．０倍延伸し、その後１５０℃で弛緩処理を行ない
巻き取り、本発明のフィルムを得た。なお、製膜速度は
２３０ｍ／分で、得られたフィルムの厚さは１０μｍで
あった。

このフィルムを用いて３枚重ねによるコンデンサを作成
し、８０℃、２４時間乾燥し、８０℃、２４時間でフェ
ニルキシリルエタンを含浸させた。

得られたコンデンサを１０個について短期および長期寿
命を評価した。結果を第１表に示す。

実施例２ 冷却固化する際のロール温度を８０℃としたほかは、実
施例１とまったく同様にしてフィルムを作成し、評価し
た。結果を第１表に示す。

実施例３ 冷却固化する際のロール温度を８５℃としたほかは、実
施例１とまったく同様にしてフィルムを作成し、評価し
た。結果を第１表に示す。

比較例１ 冷却固化する際のロール温度を９３℃としたほかは、実
施例１とまったく同様にしてフィルムを作成し、評価し
た。結果を第１表に示す。

比較例２ 冷却固化するロール温度を３０℃とし急冷してシートを
得たほかは、実施例１と同様にしてフィルムを作成し、
評価した。結果を第１表に示す。

比較例３ 冷却固化されたシートを１４５℃の温度で長さ方向に５
．０倍延伸したほかは、実施例１と同様にしてフィルム
を作成し、評価した。結果を第１表に示す。

比較例４ 実施例で用いたエチレンプロピレンブロック共重合体に
かえて、エチレン含有量３．０重量％のエチレンプロピ
レンランダム共重合体８５重量％と高密度ポリエチレン
１５重量％の配合割合で重合して得られたアイソタクチ
ック度９２．５％のエチレンプロピレンブロック共重合
体を用い、それ以外は実施例１と同様にしてフィルムを
作成し、評価した。結果を第１表に示す。

比較例５ 幅方向延伸に際し、１７５℃の温度で、８，５倍延伸し
、その後弛緩処理を１６０℃で行なったほかは、実施例
１と同様にしてフィルムを作成し、評価した。結果を第
１表に示す。

比較例６ 実施例１で用いたエチレンプロピレンブロック共重合体
に代えてアイソタクチック度９７．５％のポリプロピレ
ンを用い、溶融温度を２６０℃とした他は実施例１と同
様にしてフィルムを作成し、評価した。結果を第１表に
示す。

比較例７ 実施例１においてエチレンプロピレンブロック共重合体
層をポリプロピレン層の両面に各々厚み３５μｍとなる
ように複合し、ポリプロピレン層は３６０μｍとして、
厚み４３０μｍのシートとなるように押出したほかは、
実施例１と同様にしてフィルムを作成し、評価した。結
果を第１表に示す。両層にエチレンプロピレンブロック
共重合体層を有するので粒状の突起を有し表面凹凸の突
起密度も多く、フィルムの滑りは良好で、素子巻加工性
や油含浸効果によりコンデンサでの短期破壊は良好であ
るが複合層からの溶出の影響により絶縁油の粘性が大き
くなり、フィルム層間の油浸透のさまたげとなり、コン
デンサ寿命での長期破壊で低下を招くという欠点があっ
た。

第１表から、両面が粗面化されたフィルムであって、一
方の面は網目構造よりなる粗面であり表面粗度Ｒａが０
．０２５μｍ〜０．１５μｍであり高さ０．０１２５μ
ｍ以上の突起が１０個／’ｍｍ〜３０個／　ｍ　ｍ存在
し、他方の面は独立した粒状突起が形成され表面粗度Ｒ
ａが０．０５μｍ〜０．３μｍであり高さ０．０２５μ
ｍ以上の突起が１０個／　ｍ　ｍ〜４０個／　ｍ　ｍ存
在するもの、すなわち実施例１、実施例２および実施例
３は、比較例１〜比較例７に比べて、素子巻工程におけ
る皺の発生や製品端部のずれも少なく、コンデンサ寿命
が優れていることが分かる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の油含浸型コンデンサ用フィル
ムは、表面に粒状突起が形成された粗面と他面は網目構
造を有した粗面よりなり、フィルムの滑り性は良好で素
子巻加工性が優れ、絶縁油の含浸が十分であり、短期お
よび長期寿命並びに絶縁破壊電圧に優れたコンデンサを
得ることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）両面が粗面化されたフィルムであって、一方の面
   は網目構造よりなる粗面であり表面粗度Ｒａが０．０２
   ５μｍ〜０．１５μｍであり高さ０．０１２５μｍ以上
   の突起が１０個／ｍｍ〜３０個／ｍｍ存在し、他方の面
   は独立した粒状突起が形成され表面粗度Ｒａが０．０５
   μｍ〜０．３μｍであり高さ０．０２５μｍ以上の突起
   が１０個／ｍｍ〜４０個／ｍｍ存在することを特徴とす
   る油含浸型コンデンサ用フィルム。
2. （２）エチレンプロピレン共重合体からなる複合層とポ
   リプロピレンからなるベース層との積層構造を有するこ
   とを特徴とする請求項１記載の油含浸型コンデンサ用フ
   ィルム。