JPH07125156A - コンデンサ用ポリプロピレンフイルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】少なくとも片面に０．０１〜１μｍの被膜を形
成してなるポリプロピレンフイルムであって、該被膜が
水分散性ポリエステル系ポリウレタン樹脂からなり、該
水分散性ポリエステル系ポリウレタン樹脂の破断伸度が
１００％以下であり、抗張力が３００ｋｇ／ｃｍ² 以上
であることを特徴とするコンデンサ用ポリプロピレンフ
イルム。 【効果】本発明のポリプロピレンフイルムは従来のポリ
プロピレンフイルムに比べ、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、耐電圧特性、セルフヒ
ール性に優れたポリプロピレンフイルムが得られたもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンデンサ用ポリプロピ
レンフイルムに関するものであり、さらに詳しくは耐湿
熱ライフ性に優れた金属化フイルムコンデンサ用ポリプ
ロピレンフイルムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンデンサ用ポリプロピレンフイ
ルムとして金属化ポリプロピレンフイルムコンデンサで
は銅を核付けし、その上に亜鉛を蒸着し用いる場合が多
いが、アルミニウムを用いる場合もある。この場合、最
近の使用環境条件の苛酷化により、耐湿熱ライフ性が悪
くなるため、特願平２−１６３１１１に示されたように
アルミニウム蒸着膜の表面を酸化させることや特願昭６
３−２４３４３３に示されたようにアルミニウム蒸着前
に金、銀、銅、ニッケル、錫、亜鉛を蒸着し、その後ア
ルミニウムを蒸着することにより耐湿熱性を改良するこ
となどが可能である。また、コンデンサ用ポリエステル
フイルムなどにおいては、その表面に各種被覆材料をコ
ーティングすることも特開平５−１５２１５９などで知
られており、その目的は耐湿熱性を向上させることが知
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記手法を適
用してもまだ十分なものではなく、耐湿熱寿命が不十分
である。本発明はこの耐湿熱寿命（以下耐湿熱ライフ性
と言う）を大幅に改良でき他の電気特性を悪化させずか
つ生産性に優れたコンデンサ用ポリプロピレンフイルム
を提供することを目的とするものである。

【０００４】

【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０．０１〜１μｍの
被膜を形成してなるポリプロピレンフイルムであって、
該被膜が水分散性ポリエステル系ポリウレタン樹脂から
なり、該水分散性ポリエステル系ポリウレタン樹脂の破
断伸度が１００％以下であり、抗張力が３００ｋｇ／ｃ
ｍ² 以上であることを特徴とするコンデンサ用ポリプロ
ピレンフイルムである。

【０００５】本発明におけるポリプロピレンフイルムと
は、ポリプロピレン樹脂から二軸延伸されてなるフイル
ムであり、使用されるポリプロピレン樹脂はホモポリマ
や共重合体、ブレンド、複合体などコンデンサの特性を
損なわないものであるならば、特に限定されるものでは
ない。

【０００６】本発明のポリプロピレンの極限粘度［η］
は１．０〜３．０ｄｌ／ｇが好ましく、さらに好ましく
は１．４〜２．５ｄｌ／ｇがよい。生産性、耐電圧特
性、機械特性、耐湿熱ライフ性の観点から好ましい。

【０００７】本発明における被膜を構成する水分散性ポ
リエステル系ポリ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。

【０００８】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脂環族ジオール、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。

【０００９】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。

【００１０】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、２，２−ジメチロールプロピオ
ン酸、２，２−ジメチロール酪酸、２，２−ジメチロー
ル吉草酸などのペンダントカルボキシル基含有ジオール
類や３，３’−ジカルボキシベンジジン、３，３’−ジ
カルボキシ−４，４’−ジアミノフェニルメタンなどの
２個のカルボキシル基含有芳香族ジアミン類、またエチ
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。

【００１１】この水分散性ポリエステル系ポリウレタン
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、耐電圧特性、セルフヒール性の観点か
ら好ましい。

【００１２】また、本発明の水分散性ポリエステル系ポ
リウレタン樹脂の破断伸度は１００％以下が好ましく、
さらに好ましくは８０％以下であり、より好ましくは５
０％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。

【００１３】この水分散性ポリエステル系ポリウレタン
樹脂の抗張力は３００ｋｇ／ｃｍ²以上であり、好まし
くは４００ｋｇ／ｃｍ² 以上、さらに好ましくは４５０
ｋｇ／ｃｍ² 以上であるのが耐湿熱ライフ性、プレス粘
着防止性の観点から好ましい。３００ｋｇ／ｃｍ² 未満
では耐湿熱ライフ性が不十分であり、プレス粘着防止性
にも劣り、本発明の効果は得られない。この抗張力と前
述の破断伸度とは同時に満足する必要があり、これらの
一方だけが満足しても本発明の効果は得られない。

【００１４】また、本発明の水分散性ポリエステル系ポ
リウレタン樹脂には、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。

【００１５】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、耐電圧特性、セルフヒール性の点
でより好ましい。

【００１６】本発明の被膜層の厚みは、０．０１〜１μ
ｍであり、好ましくは０．０２〜０．５μｍの範囲が良
い。０．０１μｍ未満では耐湿熱ライフ性、セルフヒー
ル性、耐電圧特性が向上されず、１μｍ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。

【００１７】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。

【００１８】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、耐電圧特性、セルフヒール性の点か
ら、表面粗さ（Ｒａ）が好ましくは０．００５〜０．５
μｍ、０．０１〜０．２μｍであるのがより好ましい。

【００１９】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
層には添加せずポリプロピレンに添加する手法などいず
れであってもよく、両者を併用するものであっても良
い。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、ポリプロピレン
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。

【００２０】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）、ナイフコーテ
ィング法、ノズルコーティング法、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。

【００２１】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。

【００２２】前述したポリプロピレン樹脂を溶融押し出
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、冷却
し、実質的に未延伸のシートを得る。

【００２３】次いで、このシートを９０〜１４０℃に加
熱し、長手方向に４〜６倍延伸し、引続き１５０〜１６
５℃幅方向に５〜１０倍延伸した後、１６０〜１７０℃
で熱処理して二軸延伸フイルムとする。

【００２４】本発明における塗布は、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。

【００２５】この塗布後の横延伸は１５０〜１６５℃の
温度がかかる前に１００℃未満の温度で水を蒸発させ製
膜したあと、１５０〜１６５℃の温度に昇温させること
が好ましい。直接１００℃を超える温度では塗布欠点を
生じやすく、その結果耐湿熱ライフ性が悪化することが
あり、また生産性を悪化するなどの問題が生じやすくな
る。

【００２６】また、同時二軸延伸においては、未延伸シ
ートに塗布した後、延伸、熱処理を行なえる。

【００２７】次に定長下で１５５〜１６５℃で熱処理す
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。

【００２８】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。

【００２９】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ポリプロピレン
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。

【００３０】ここでアルミニウムを蒸着する面は、被覆
層側である方が耐湿熱ライフ性の点で好ましい。またア
ルミニウム蒸着膜の厚さは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。

【００３１】次にコンデンサ素子を製造する。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
を個別に巻いてコンデンサ素子を製造する。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。

【００３２】次に、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。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】

【特性値の評価方法】

（１）フイルムの表面粗さ（Ｒａ） ＪＩＳ−Ｒ６０１に準じて測定する。

【００３４】（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、耐湿熱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。

【００３５】（３）耐電圧特性 ＪＩＳ−２１１０に準じ、シートＢＤＶ（絶縁破壊電
圧）ＤＣにて測定した。陰極に厚み１００μｍ、１０ｃ
ｍ角アルミ箔電極、陽極に真鍮製２５ｍｍφ、５００ｇ
の電極を用い、この間にフィルムをはさみ、春日製高電
圧直流電源を用いて、１００Ｖ／ｓｅｃの割合で昇圧し
ながら印加し、１０ｍＡ以上の電流が流れた場合を絶縁
破壊したものとし、これを３０回測定し、その平均値の
電圧で示した。

【００３６】（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有効面
積は１００ｃｍ² の平行平板コンデンサを形成する。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。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
性が回復する現象）の状況を評価する。判定基準は以下
のとおりとした。

【００３７】◎：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

【００３８】（５）破断伸度、抗張力 水分散性ポリエステル系ポリウレタン樹脂を常温で２０
時間乾燥し、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、抗張力を測定した。

【００３９】（６）コンデンサの製造 フイルムの片面に（被覆層が片面の場合は被覆面に）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。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０．０４７μＦ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１００℃、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。

【００４０】

【実施例】以下本発明を実施例に基づき説明する。

【００４１】実施例１ 極限粘度［η］１．８のポリプロピレンを押し出し機に
供給し、２８０℃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。

【００４２】このフイルムを１２０℃に加熱し、長手方
向に５倍延伸し、コロナ放電処理を施したのちポリエス
テル系ポリウレタン水溶液“ハイドラン”ＨＷ３５０
（大日本インキ化学工業（株）製）を片面に被覆し、テ
ンターを用い予熱前半ゾーンを９５℃、予熱後半および
延伸ゾーンを１６０℃、８倍幅方向に延伸し、引き続き
１６０℃で熱処理し、１０％弛緩を行なった。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。

【００４３】比較例１ 被覆層を設けない以外は実施例１と同様に製膜した。

【００４４】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）を被覆した以外は実施
例１と同様にした。

【００４５】比較例３、比較例４ ポリエステル系ポリウレタン水溶液を“ハイドラン”Ａ
Ｐ４０、“ハイドラン”ＡＰ１０（いずれも大日本イン
キ化学工業（株）製）を被覆した以外は実施例１と同様
にした（それぞれ比較例３、比較例４とした。）。

【００４６】実施例２ ポリエステル系ポリウレタン水溶液を“ハイドラン”Ｈ
Ｗ３５０／“ハイドラン”ＨＷ３１０＝７０／３０を用
いた以外は実施例１と同様とした。

【００４７】実施例３、実施例４、比較例５、比較例６ 実施例１と同様のポリエステル系ポリウレタン水溶液を
被覆厚みが０．０２、１．０、０．００５、１．２μｍ
となるよう被覆した以外は実施例１と同様とした。

【００４８】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、特定のポリエステル系ポリウレタンを被覆
したポリプロピレン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。

【００４９】

【表１】

【００５０】

【発明の効果】本発明のポリプロピレンフイルムは従来
のポリプロピレンフイルムに比べ、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、耐電圧特性、セル
フヒール性に優れ、巻取性、滑り性、ブロッキング防止
性にも優れたポリプロピレンフイルムが得られたもので
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも片面に０．０１〜１μｍの被
   膜を形成してなるポリプロピレンフイルムであって、該
   被膜が水分散性ポリエステル系ポリウレタン樹脂からな
   り、該水分散性ポリエステル系ポリウレタン樹脂の破断
   伸度が１００％以下であり、抗張力が３００ｋｇ／ｃｍ
   ² 以上であることを特徴とするコンデンサ用ポリプロピ
   レンフイルム。