JPH07117179A - ポリフェニレンスルフィド積層フイルムおよびそれを用いたコンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】少なくとも片面に被膜を形成してなるポリフェ
レンスルフィドフイルムであって、該被膜が水溶性およ
び／または水分散性ポリエスエル系ポリウレタン樹脂か
らなることを特徴とするポリフェニレンスルフィド積層
フイルムおよびこれを巻き回しまたは積層してなるコン
デンサ 【効果】本発明のポリフェニレンスルフィド積層フイル
ムは従来のポリフェニレンスルフィドフイルムに比べ、
特定のポリマーで表面を被覆することにより、各種電気
特性を悪化させることなく、従来にない耐湿熱ライフ
性、耐圧性、セルフヒール性に優れたポリフェニレンス
ルフィド積層フイルムが得られたものであり、さらに、
チップ型コンデンサとした時、前述特性はもちろんのこ
と積層性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はポリフェニレンスルフィ
ド積層フイルムおよびそれを用いたコンデンサに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、二軸延伸ポリフェニレンスルフィ
ドフイルムは特開昭５４−１４２２７５号等公報で開示
され、このフイルムをコンデンサの誘電体に用いること
によって、耐熱性、周波数特性、温度特性などに優れた
コンデンサを得られることが、特開昭５７−１８７３２
７号公報等によって提案されている。

【０００３】さらに、特開平４−２１９２３６号公報に
は、ポリフェニレンスルフィドフイルムにポリエステル
フイルムを両面に積層した二軸延伸ポリフェニレンスル
フィド積層フイルムが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来法ではコンデ
ンサ用途において、まだ耐湿熱寿命が不十分であり、こ
の耐湿熱寿命（以下耐湿熱ライフ性と言う）を大幅に改
良でき、かつ耐電圧や自己回復性（以下セルフヒール性
と言う）にも優れ、他の電気特性を悪化させずかつ生産
性に優れたポリフェニレンスルフィド積層フイルムおよ
びそれを用いたコンデンサを提供することを目的とする
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、少なくとも片面に被膜を形成してなる
ポリフェニレンスルフィドフイルムであって、該被膜が
水溶性および／または水分散性ポリエステル系ポリウレ
タン樹脂からなることを特徴とするポリフェニレンスル
フィド積層フイルム、およびそれを用いたコンデンサを
特徴とするものである。

【０００６】本発明におけるポリフェニレンスルフィド
（以下ＰＰＳと言う）とは、繰り返し単位の７０モル％
以上（好ましくは８５モル％以上）が下記の構造式で表
わされるｐ−フェニレンスルフィドユニットからなるこ
とが必要である。

【０００７】

【化１】 上記成分が７０モル％未満では、ポリマーの結晶性、熱
転移温度等が低くなり、二軸配向ＰＰＳフイルム時の特
徴である耐熱性、寸法安定性、機械的特性を損なうため
好ましくない。

【０００８】繰り返し単位の３０モル％未満（好ましく
は１５モル％未満）であれば、ｐ−フェニレンスルフィ
ドユニットと共重合可能な繰り返し単位、例えば、下記
で表わされる構造式の繰り返し単位などから構成するこ
とができる。

【０００９】

【化２】 また、ＰＰＳ組成物の溶融粘度は、３００℃、剪断速度
２００ｓｅｃ⁻¹ のもとで１００〜５００００ポイズの
範囲であり、好ましくは５００〜１２０００ポイズの範
囲のものが生産性、フイルム特性から好ましい。

【００１０】本発明における被膜を構成する水溶性およ
び／または水分散性ポリエステル系ウレタン樹脂とは、
ポリエステルポリオールとポリイソシアネートとを常法
によって反応させることにより製造されるものである。
また、必要により鎖伸長剤が用いられる。

【００１１】ポリエステルポリオールは、ジカルボン酸
とグリコールとを常法により反応させ得られるものであ
る。ジカルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフ
タル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸などの芳香族
ジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸などの脂肪族ジ
カルボン酸、オキシ安息香酸などのオキシカルボン酸お
よびそれらのエステル形成性誘導体などを用いることが
できる。グリコール成分としてはエチレングリコール、
１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリ
エチレングリコールなどの脂肪族グリコール、１，４−
シクロヘキサンジメタノールなどの芳香族ジオール、ポ
リエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポ
リテトラメチレングリコールなどのポリ（オキシアルキ
レン）グリコールなどを用いることができる。また、こ
れらは線状構造であるが、３価以上のエステル形成成分
を用いて分枝状ポリエステルとすることもできる。

【００１２】ポリイソシアネートとしては、ヘキサメチ
レンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネ
ート、トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシ
アネート、テトラメチレンジイソシアネート、キシリレ
ンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、トリレ
ンジイソシアネートとトリメチロールプロパンの付加
物、ヘキサメチレンジイソシアネートとトリメチロール
エタンの付加物などを挙げることができる。

【００１３】また、本発明において必要に応じて用いら
れる鎖伸長剤としては、ペンダントカルボキシル基含有
ジオール類や例えばエチレングリコール、ジエチレング
リコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオ
ール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコ
ールなどのグリコール類、あるいはエチレンジアミン、
プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、フェニ
レンジアミン、トリレンジアミン、ジフェニルジアミ
ン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルメ
タン、ジアミノシクロヘキシルメタンなどのジアミン類
などが挙げられる。本発明のポリエステルウレタン樹脂
は、水を媒体とするのが好ましいが、有機溶剤や界面活
性剤等を本発明効果を阻害しない範囲において含有して
もよい。

【００１４】この水溶性および／または水分散性ポリエ
ステル系ウレタン樹脂は特に特開昭６１−２２８０３０
に示されたものが耐湿熱ライフ性、耐圧性、セルフヒー
ル性の観点から好ましい。

【００１５】また、本発明のポリエステル系ウレタン樹
脂は、その破断伸度が１００％以下であるのが好まし
く、より好ましくは８０％、更に好ましくは５０％以下
であるのが良い。１００％を超えるものでは耐湿熱ライ
フ性が悪化し、さらにブロッキングを生じやすく、巻き
取り時の剥離性などが悪化する。さらにはセルフヒール
性も悪化する。

【００１６】また、本発明の水溶性および／または水分
散性ポリエステル系ウレタン樹脂には、耐水性、接着
性、耐溶剤性を向上させるため尿素系、メラミン系、ア
クリルアミド系、ポリアミド系などの化合物、エポキシ
化合物、アジリジン化合物、ブロックポリイソシアネー
ト、シランカップリング剤などを含有してもよい。

【００１７】本発明の被覆層は、少なくとも片面は被覆
されている必要があり、好ましくは両面被覆されている
のが耐湿熱ライフ性、耐圧性、セルフヒール性の点でよ
い。

【００１８】本発明の被膜層の厚みは、０．００１〜
２．０μｍが好ましく、より好ましくは０．０１〜１．
０μｍの範囲が良い。０．００１μｍ未満では耐湿熱ラ
イフ性、セルフヒール性、耐圧性が向上されず、２．０
μｍを超えると各種電気特性を悪化し、またブロッキン
グ性を悪化し、さらには巻取り性が悪くなり生産性が悪
化する。

【００１９】本発明の被膜層には、不活性粒子を添加し
てもよく、不活性粒子としては、シリカ、アルミナ、炭
酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化マグネシウム、酸化
亜鉛、酸化チタンなどの無機フィラーおよび有機高分子
粒子（例えば架橋ポリスチレン粒子、アクリル粒子）な
どが挙げられる。また不活性粒子以外にもワックス系の
滑剤、およびこれらの混合物などを添加しても良い。

【００２０】本発明における表面は、取り扱い性、滑り
性、ブロッキング防止性、コンデンサ素子のプレス性、
耐湿熱ライフ性、耐圧性、セルフヒール性の点から、表
面粗さＲａが０．００５〜０．５μｍが好ましく、より
好ましくは０．０１〜０．２μｍであるこの表面形成方
法は、前述した被覆層に各種不活性粒子を添加する手法
や同様の不活性粒子を被覆層には添加せずＰＰＳ樹脂に
添加剤する手法などいずれであってもよく、両者を併用
するものであっても良い。

【００２１】被覆層のみに添加した場合、同一表面粗さ
であっても、耐圧性、滑り性がより一層向上し、ＰＰＳ
層のみに添加した場合、セルフヒール性、耐湿熱ライフ
性がより一層向上する。

【００２２】本発明の被覆方法としては、ロールコーテ
ィング法（グラビア、リバース法など）、ナイフコーコ
ーティング法、ノスルコーティング法、ロッドコーティ
ング法、エアーナイフコーティング法などいかなる塗布
方法でもよい。

【００２３】次に本発明の製造方法について説明するが
必ずしも限定されるものではない。

【００２４】前述したＰＰＳ樹脂を溶融押し出し装置に
供給し、融点以上の温度に加熱溶融し、口金より押し出
された溶融体を、回転冷却ドラム上で、少なくともその
ガラス転移温度以下に冷却し、実質的に非晶状態のシー
トを得る。

【００２５】次いで、この非晶状態のシートをそのガラ
ス転移温度以上に加熱し、長手方向に延伸し、引続き幅
方向に延伸した後、熱処理して二軸延伸フイルムとす
る。

【００２６】本発明における塗布は、この長手方向に延
伸したあとコロナ放電処理を行ない、前述の塗布装置に
て塗布する方法や二軸延伸フイルムとしたあとコロナ放
電処理を行ない、前述の塗布装置にて塗布する方法など
が挙げられる。このコロナ放電処理は必ずしも必要では
なく、塗布装置の種類によっては未処理であってもよ
い。

【００２７】また、同時二軸延伸においては、非晶状態
のシートに塗布した後、延伸、熱処理を行なえる。

【００２８】この二軸延伸のより詳細な条件としては、
特公昭５９−５０９９号公報に示された製造方法が適用
でき、８０〜１２０℃の温度で２．０〜５．０倍長手方
向に延伸し、次いで８０〜１２０℃で２．０〜５．０倍
幅方向に延伸して二軸延伸フイルムが得られる。次に定
長下で１８０℃以上〜融点以下の温度にて熱処理する。
この際必要により０〜２０％の範囲で弛緩処理を行なっ
てもよい。

【００２９】本発明のフイルムはコンデンサとして用い
ると効果的であり、以下に本発明のフイルムを用いたコ
ンデンサの製造方法について述べるがこれらの方法に限
定されるものではない。

【００３０】コンデンサの内部電極として金属薄膜が用
いられる場合は、まず上述した本発明のＰＰＳフイルム
を金属化する。金属化の方法としては蒸着による方法が
好ましい。また、蒸着する金属はアルミニウムを主たる
成分とする金属であることが好ましい。金属化に際し、
予め金属化する側のフイルム表面にコロナ放電処理やプ
ラズマ処理などの表面処理を行ない金属薄膜とフイルム
の密着性を向上させることもできる。金属化する際、あ
るいは金属化後に、対向電極が短絡しないようにテープ
マスク、オイルマスク、あるいはレーザービームなどに
より非金属化部分（以下マージンと言う）を設けるのが
常法であるが、全面に蒸着した後に放電、レーザー光線
などを用いて非金属化帯を設けることもできる。その
後、一方の端にマージン部分がくるように細幅のテープ
状にスリットすることもある。

【００３１】次にコンデンサ素子を製造する。巻回型コ
ンデンサを得る場合は、金属化フイルムの一方の端にマ
ージン部分がくるように細幅のテープ状にスリットした
ものを２枚重ねて、あるいは両面金属化フイルムと非金
属化フイルムを重ねて個々の素子を個別に巻いていくの
が常法である。また、両面金属化フイルムにコーティン
グ法などで第２の誘電体を設けた１枚の複合フイルムを
巻回する方法もある。積層型コンデンサの場合には、大
径のロールに、あるいは平板に巻回してコンデンサ母素
子を得る。

【００３２】巻回型コンデンサを得る場合は、上述のよ
うにして得たコンデンサ素子をプレス成形するのが一般
的である。その後、外部電極の取り付け工程（金属溶
射、導電性樹脂などによる）、必要により樹脂または油
含浸工程、リード付タイプのコンデンサとするときはリ
ード線の取り付け工程、外装工程を経てコンデンサを得
ることができる。

【００３３】積層型コンデンサの場合は、大径のロー
ル、あるいは平板に巻回した母素子を熱処理する、ある
いはリングなどで締め付ける、あるいは平行平板などで
プレスするなどフイルムの厚み方向に圧力を加えて成形
する。その後、外部電極の取り付け工程（金属溶射、導
電性樹脂などによる）、必要により樹脂または油含浸工
程、リード付タイプのコンデンサとするときはリード線
の取り付け工程、外装工程を経てコンデンサを得ること
ができる。

【００３４】次に、本発明のコンデンサについて述べ
る。

【００３５】本発明のコンデンサは、上述した本発明の
ＰＰＳ積層フイルムの表面にアルミニウム蒸着してなる
金属化ＰＰＳ積層フイルムを巻回あるいは積層してなる
コンデンサである。

【００３６】アルミニウムを蒸着する面は、少なくとも
どちらか一方の面に施す。片面被覆の場合で２枚重ね巻
回素子では被覆層側に蒸着するのが耐湿熱ライフ性の点
で好ましい。ここでアルミニウム蒸着膜の厚みは２００
〜１０００オングストロームであるのがコンデンサの電
気特性、セルフヒール性、耐湿熱ライフ性の点で好まし
い。

【００３７】また、本発明のコンデンサ素子またはコン
デンサ母素子は、耐熱性、耐湿熱ライフ性の点から酸素
の存在下で１８０℃以上の温度で１時間以上の熱処理さ
れることが好ましい。

【００３８】

【特性の評価方法】

（１）フイルムの表面粗さ（Ｒａ） ＪＩＳ−Ｒ６０１に準じて測定する。

【００３９】（２）耐湿熱ライフ性 コンデンサを６０℃、９５％ＲＨの雰囲気下で４００Ｖ
ＤＣを印加し、エージングして静電容量変化率を測定し
た。この静電容量変化率ΔＣ／Ｃが１０％低下するまで
の時間で示し、耐湿ライフ性試験結果とした。この時間
が長いほど耐湿熱ライフ性が良い。ここで、Ｃはエージ
ング前の静電容量、ΔＣはエージング前後の静電容量変
化量である。

【００４０】（３）耐電圧不良率 フイルムを２０ｍｍ幅にスリットし、２枚のフイルムと
２枚の厚み１５μｍのアルミ箔を合わせ巻にして０．１
μＦの箔はみだし型のコンデンサ１０００個を作成し、
直流耐電圧を測定する。印加電圧昇圧速度は１００Ｖ／
ｓｅｃとし、フイルム厚みに対応して５０Ｖ／μｍ以下
の電圧で破壊したコンデンサ素子を耐電圧不良素子とし
不良率（％）を以下の基準により判定した。

【００４１】◎：不良率２％未満 ○：不良率２％以上５％未満 △：不良率５％以上１０％未満 ×：不良率１０％以上

【００４２】（４）セルフヒール性 片面に５００オングストロームの厚みでアルミニウムを
蒸着した２枚の蒸着フイルムをガラス板に挟んで平行平
板コンデンサを形成する。この時、容量を発生する有効
面積は１００ｃｍ² とする。このコンデンサに上から
０．５ｋｇ／ｃｍ² の荷重をかけながら電極間にフイル
ム厚みに対応して１００Ｖ／μｍの割合で電圧を印加す
る。試料数をいくつかとり、３点の絶縁破壊を発生さ
せ、セルフヒール（絶縁破壊点周りの蒸着膜が飛散して
絶縁性が保たれる現象）の状況を評価する。判定基準は
以下の通りとした。

【００４３】◎：３点とも十分にセルフヒールし、良好
な絶縁性が保たれた ○：２点は十分にセルフヒールし絶縁性が保たれたが、
１点は絶縁不良であるかショートした △：１点は十分にセルフヒールし絶縁性が保たれたが、
２点は絶縁不良であるかショートした ×：３点とも絶縁不良であるかショートした

【００４４】（５）コンデンサの製造 前述（実施例、比較例含む）の製法で得られたポリフェ
ニレンスルフィド積層フイルムの片面（披覆面）に表面
抵抗値が２Ω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８．０ｍｍ、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４．５ｍｍのテ
ープ状に巻取リールにした。

【００４５】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枚づつを重ね合わせて巻回し、静電容量
約０．１μＦの巻回体を得た。その際、幅方向に蒸着部
分がマージン部より０．５ｍｍはみだすように２枚のフ
イルムをずらして巻回した。この巻回体から芯材を抜い
て、そのまま１８０℃、１０ｋｇ／ｃｍ² の温度、圧力
で５分間プレスした。これに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
回型コンデンサ素子を得た。

【００４６】得られた素子を２２０℃で２時間熱処理し
た後、粉体エポキシ樹脂による外装を施し（平均外装厚
み０．５μｍ）、コンデンサを作成した。

【００４７】（６）破断伸度 自己乳化型ポリウレタンを常温で２０時間において乾燥
し、その後１４０℃５分で乾燥し、２００μｍのシート
を得、このフイルムをＪＩＳ−Ｃ−２３１８に準じ破断
伸度を測定した。

【００４８】

【実施例】以下本発明を実施例に基づき説明する。

【００４９】実施例１、実施例２ ３００℃剪断速度２００ｓｅｃ⁻¹ 下の溶融粘度が４０
００ポイズのＰＰＳを押し出し機に供給し、３００℃で
溶融させたのちＴダイよりシートを吐出させ、冷却ドラ
ムにてキャストした。

【００５０】このフイルムを９０℃に加熱し、長手方向
に３．５倍延伸し、コロナ放電処理を施したのちポリエ
ステル系ウレタン水溶液“ハイドラン”ＨＷ３５０（大
日本インキ化学工業（株）製）を片面および両面に被覆
し、テンターを用い１００℃、３．５倍幅方向に延伸
し、引き続き２６０℃、１０秒で熱処理し、トータル厚
み６．０μｍ（被覆層の厚み０．１μｍ）の本発明の積
層フイルムを得た（片面被覆を実施例１、両面被覆を実
施例２とした。）。

【００５１】比較例１ 被覆層を設けなかった以外は実施例１と同様とした。

【００５２】比較例２ ポリエーテル系ポリウレタン水溶液“エラストロン”Ｈ
−３８（第一工業製薬（株）製）を両面に被覆した以外
は実施例１と同様にした。

【００５３】これらの積層フイルムを前述のコンデンサ
製造方法でコンデンサをつくり、コンデンサ特性を評価
したところ、特定のウレタンをコートしたポリエステル
フイルムとすることにより、他の電気特性を悪化させず
耐湿熱ライフ性の優れたものが得られた。また、このフ
イルムはセルフヒール性にも優れたものとなる。

【００５４】

【表１】

【００５５】

【発明の効果】本発明のポリフェニレンスルフィド積層
フイルムは従来のポリフェニレンスルフィドフイルムに
比べ、特定のポリマーで表面を被覆することにより、各
種電気特性を悪化させることなく、従来にない耐湿熱ラ
イフ性、耐圧性、セルフヒール性に優れ、巻取性、滑り
性、ブロッキング防止性にも優れたポリフェニレンスル
フィド積層フイルムが得られたものであり、さらに、チ
ップ型コンデンサとした時、前述特性はもちろんのこと
積層性も向上させたものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも片面に被膜を形成してなるポ
   リフェニレンスルフィドフイルムであって、該被膜が水
   溶性および／または水分散性ポリエステル系ポリウレタ
   ン樹脂からなることを特徴とするポリフェニレンスルフ
   ィド積層フイルム。
2. 【請求項２】 水溶性および／または水分散性ポリエス
   テル系ウレタン樹脂の破断伸度が１００％以下であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のポリフェニレンスルフ
   ィド積層フイルム。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のポリフェニレンスルフ
   ィド積層フイルムの少なくとも一方の表面にアルミニウ
   ムを蒸着した金属化ポリフェニレンスルフィド積層フイ
   ルムを巻回あるいは積層してなることを特徴とするコン
   デンサ。