JPH07320975A - コンデンサー用ポリエチレンナフタレートフィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁破壊電圧が向上し、かつ誘電特性が安定
化したコンデンサー用ポリエチレンナフタレートフィル
ムを提供する。 【構成】 フィルムの破断伸度が縦横共に４０％以下で
あり、かつ破断強度が縦横共に２５ｋｇ／ｍｍ² 以上で
あることを特徴とするコンデンサー用ポリエチレンナフ
タレートフィルム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンデンサー用ポリエ
チレンナフタレートフィルムに関する。更に詳しくは、
チップ実装可能な耐熱性、電気特性に優れたコンデンサ
ー用ポリエチレンナフタレートフィルムに関する。

【０００２】

【従来の技術】フィルムコンデンサーは、一般に二軸配
向ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸配向ポリ
プロピレンフィルム等のフィルムとアルミニウム箔等の
金属箔膜とを重ね合わせて巻回する方法や、あるいは前
記フィルムの表面にアルミニウム、亜鉛等の蒸着膜を形
成させた後に巻回したり積層する方法により製造されて
いる。

【０００３】最近では、電気あるいは電子回路の小型化
要求に伴い、コンデンサーについてもその小型化や実装
可能化が押し進められており、耐熱性向上や薄物化が進
められている。また薄物化に対応するためにはフィルム
のヤング率向上が加工性向上のために必要であり、耐熱
性、高ヤング率の薄物フィルムが求められている。

【０００４】この目的に適合するコンデンサー用フィル
ムとして、例えば、特開昭６２ー６０２１４号公報、特
開昭６２ー１３６０１３号公報、特開昭６３ー１４０５
１２号公報、特開平４ー２５５２０８号公報で二軸配向
ポリエチレンナフタレートフィルムが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ポリエチレンナフタレ
ートフィルムは汎用されているポリエチレンテレフタレ
ートフィルムに近い電気特性を有しながら比較的高いガ
ラス転移温度を有しているためにポリエチレンテレフタ
レートフィルムコンデンサーの使用温度範囲を広げるも
のとして期待されている。また、ヤング率も高いために
薄物化に適するフィルムとしてこの観点からの検討がな
されている。しかし、コンデンサー用フィルムとして使
用するには、絶縁破壊電圧の向上や誘電率や誘電損失な
どの誘電特性の安定化が必要であり、特にチップ状コン
デンサーなどの極薄物フィルムではこれらの特性を向上
させることを強く要求されている。これらを解決する目
的でフィルム表面粗さを制御したり、突起を形成するた
めに添加する粒子を特定することが提案されているが、
必ずしも充分ではないのが現状である。

【０００６】本発明はかかる上記したポリエチレンナフ
タレートフィルムをコンデンサー用フィルムとして使用
する際絶縁破壊電圧の向上および誘電特性の安定化を目
的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記実状に
鑑みて、コンデンサー用ポリエチレンナフタレートフィ
ルムの電気特性向上について鋭意検討を重ねた結果、特
定の破断伸度および破断強度を有するフィルムがこれら
の特性を高度に満足することを知見し、本発明を完成す
るに至った。

【０００８】すなわち、本発明の要旨は、フィルムの破
断伸度が縦横共に４０％以下であり、かつ破断強度が縦
横共に２５ｋｇ／ｍｍ² 以上であることを特徴とするコ
ンデンサー用ポリエチレンナフタレートフィルムに存す
る。

【０００９】本発明でいうポリエチレンナフタレートフ
ィルムとはその主たる構成単位がエチレンー２、６ーナ
フタレート単位から構成されているフィルムであり、２
０モル％以下の共重合成分により変性されていてもよ
い。共重合成分としては、アジピン酸、セバシン酸、テ
レフタル酸、イソフタル酸、２、７ーナフタレンジカル
ボン酸、１、５ーナフタレンジカルボン酸、シクロヘキ
サンジカルボン酸、ジフェニルエタンジカルボン酸、フ
ェニルインダンジカルボン酸などのジカルボン酸成分、
ジエチレングリコール、プロピレングリコール、テトラ
エチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、キ
シリレングリコール、ポリエチレングリコールなどのグ
リコール成分が挙げられる。

【００１０】共重合成分量が増加すると、本来ポリエチ
レンー２、６ーナフタレートフィルムの有している耐熱
性が低下するので、好ましくは１０モル％以下、さらに
は５モル％以下とするのが好ましい。

【００１１】ポリエチレンナフタレートは一般にナフタ
レンー２、６ージカルボン酸またはその機能的誘導体例
えばナフタレンー２、６ージカルボン酸ジメチルとエチ
レングリコールとを触媒の存在下、適当な反応条件の下
に重縮合せしめる公知の方法で製造される。

【００１２】この時、得られるフィルムに滑り性を付与
したり、加工適性を向上する目的で例えば酸化チタン、
炭酸カルシウム、シリカ、アルミナやジルコニアなどの
無機粒子やシリコン粒子、架橋アクリル粒子や架橋ポリ
スチレン粒子などの有機粒子などの不活性粒子を添加し
たり、またポリマの合成時に酢酸カルシウムや酢酸リチ
ウムなどを使用し、合成過程で粒子を析出させるなど公
知の方法が好ましく利用される。使用される粒子の平均
径や添加量は後述するフィルムの表面粗さの観点から選
択されるが、好ましくは平均粒子径が０．０１〜３μｍ
の範囲であり、ポリエチレンー２、６ーナフタレートに
対し０．０５〜１重量％の範囲が好ましく使用される。
また、粗大粒子は絶縁欠点などの原因になり、絶縁破壊
電圧を低下させるため５μｍ以上の粗大粒子は含有しな
いことが好ましい。このため、無機粒子や有機粒子など
の不活性粒子はエチレングリコールなどの溶媒中でスラ
リーとしサンドグラインダーなどの媒体撹拌型分散装置
や超音波分散装置で分散し、その後湿式分級装置で分級
したりフィルター出濾過し粗大粒子を除去するのがこの
ましい。

【００１３】本発明で用いるポリエチレンナフタレート
は重合度が低すぎると、機械的特性が低下するため、そ
の極限粘度は０．４以上好ましくは０．５以上、最も好
ましくは０．６以上である。

【００１４】さらに、ポリマーを減圧下または不活性ガ
ス雰囲気下その融点以下の温度で加熱処理や固相重合を
おこなうこともできる。この処理を行うことにより、オ
リゴマー量が低減し、また極限粘度も高めることができ
コンデンサー用フィルムとして好ましい。

【００１５】本発明のコンデンサー用ポリエチレンナフ
タレートフィルムはフィルムの破断伸度が縦横共に４０
％以下であり、かつ破断強度が縦横共に２５ｋｇ／ｍｍ
² 以上であることが必要である。縦横の破断伸度が４０
％を越えると、誘電特性が不安定になり、コンデンサー
を作製した際の容量ばらつきや誘電損失の変動が大きく
なり好ましくない。好ましい破断伸度は３５％以下さら
に好ましくは３０％以下である。また、縦横の破断強度
が２５ｋｇ／ｍｍ² より小さい場合には絶縁破壊電圧が
低下し好ましくない。好ましい破断強度は３０ｋｇ／ｍ
ｍ² 以上、更に好ましくは３５ｋｇ／ｍｍ² 以上であ
る。

【００１６】本発明のフィルム厚みは好ましくは５０μ
ｍ、より好ましくは２５μｍ以下であり、またチップコ
ンデンサー用には好ましくは５μｍ以下さらに好ましく
は３μｍ以下である。

【００１７】またフィルムの平均表面粗さＲａは好まし
くは０．０１〜０．２μｍである。Ｒａが０．０１μｍ
より小さい場合にはフィルムが平坦すぎて作業性が悪化
し易い。一方Ｒａが０．２μｍより大きい場合にはフィ
ルム上の突起が大きすぎてコンデンサーとしたときフィ
ルム間に空気が介在し誘電特性が不安定化したり、また
絶縁破壊電圧が低下し易い。

【００１８】次に本発明のフィルムを得るための方法を
以下に具体的に述べるが、これに限定されるものではな
い。

【００１９】溶融重合または固相重合して得た微細粒子
含有ポリエチレンナフタレートを乾燥後、２８０〜３２
０℃の範囲の温度で押出機よりシート状に押出し、８０
℃以下の温度に冷却して実質的に無定形のシートとす
る。なお、溶融押出しするに際しフィルターでろ過する
のが好ましく、必要に応じ多段フィルターを用いること
が好ましい。また冷却固化する際にキャスティングドラ
ムに密着させるため、静電印可キャスト法を適用するの
が好ましい。

【００２０】該未延伸シート状物はまず縦方向に１２０
〜１７０℃の温度で２．５倍以上６倍以下、好ましくは
３倍以上５倍以下延伸する。該一軸延伸フィルムは一旦
ガラス転移温度以下に冷却した後、または冷却すること
なく１２０〜１７０℃に予備加熱し、ついで幅方向にほ
ぼ同程度の温度で２．５倍以上６倍以下の倍率で延伸す
る。次いでさらに縦方向、幅方向に１．１倍以上３倍以
下の倍率で延伸することが好ましい。縦方向に延伸する
際の温度は１３０〜１８０℃が好ましく、引き続く幅方
向の延伸は１５０〜２４０℃で行うことが好ましい。得
られた二軸配向フィルムは、１２０〜２５０℃好ましく
は１８０〜２４０℃の温度範囲で１秒から１時間の間で
熱固定を行なう。熱固定温度が２５０℃より高い時には
破断強度が低下しまた１２０℃より低い場合には破断伸
度が大きくなる。

【００２１】また得られたフィルムはロール状態で２０
〜１２０℃好ましくは４０〜１００℃の温度範囲で１時
間から７日間の間で加熱処理を行うのが好ましい。

【００２２】このようにして、これまで知られていたフ
ィルムに比較して、絶縁破壊特性および誘電特性が安定
化した、ポリエチレンナフタレートフィルムを得ること
ができ、特に耐熱性に優れたチップ状フィルムコンデン
サー用フィルムとして好適に使用できる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、その主旨を越えない限り本発明はこれらの実施例
に限定されるものではない。なお、実施例で得られたフ
ィルムの物性値の測定値は下記の方法による。

【００２４】（１）破断強度 ＪＩＳ−Ｋ−７１２７に準じた。インストロンタイプの
引張試験機を用い、試料長５０ｍｍ、試料幅１０ｍｍの
試料を用いて２０℃、６５％ＲＨにてフィルムが破断す
るまで引っ張り、破断時の応力を測定した。

【００２５】（２）破断伸度 （１）の引張弾性率測定時にフィルムが破断するまで引
っ張り、破断時の伸びを読み取って引っ張り測定前の長
さに対する伸びとして計算した。

【００２６】（３）中心線平均表面粗さ（Ｒａ：μｍ） 小坂研究所社製表面粗さ測定器（ＳＥ−３ＦＫ）を使用
し、ＪＩＳーＢー０６０１の従って測定した。

【００２７】（４）誘電特性 ＪＩＳーＣ−５１０２の測定法により測定した。

【００２８】コンデンサーの初期値と８０℃１００時間
処理後の容量変化率は９０％以上が合格である。また、
誘電正接は０．５未満が合格である。

【００２９】（５）絶縁破壊電圧 ＪＩＳ−Ｃ−２３１８の測定法により測定し、４００Ｖ
／μｍ以上が合格である。

【００３０】実施例１ ジメチルー２、６ーナフタレート１００部（重量部、以
下特記しない限り部は重量部を示す。）、エチレングリ
コール６０部および酢酸マグネシウム４水和物０．０９
部を反応器にとり、約４時間をかけて２３０℃まで徐々
に加熱昇温した。この時生成してくるメタノールを留去
させ、エステル交換反応を終了した。この反応物にリン
酸トリメチル０．０４部、三酸化アンチモン０．０３部
およびエチレングリコール１０部に分散させた平均粒子
径０．３μｍの球状シリカ０．３部を添加し、常法に従
って重合し、極限粘度０．６８のチップを得た。このチ
ップを１６０℃で１０時間真空乾燥した後、３００℃で
溶融し、Ｔダイから押出し静電印可キャスト法にて急冷
して無定形シートとした。得られた無定形シートを１３
５℃で長手方向に５．０倍、ついで１３５℃で幅方向に
５．０倍延伸し、２４０℃で３０秒間熱固定した後ロー
ルの巻取った。このフィルムの厚さは２．０μｍであ
り、フィルム表面粗さ（Ｒａ）は０．０４０μｍ、長手
方向の破断強度は３５ｋｇ／ｍｍ² 、破断伸度は３５
％、幅方向の破断強度は３４ｋｇ／ｍｍ²、破断伸度は
３６％であった。また、得られたフィルムの絶縁破壊電
圧は５５０Ｖ／μｍであった。

【００３１】次に該フィルムの片面にアルミニウムを幅
２０ｍｍの帯状に真空蒸着し（マージン幅３ｍｍ）、蒸
着部とマージン部の間で切断して巻き取った。この切断
したフィルムを、マージン部が互いに反対側になるよう
に重ね合わせて巻回し、端面にメタリコンを施した後、
各電極にリードを取り付けてコンデンサーを作製した。
表１に作製直後と８０℃で１００時間加熱処理した後の
容量変化率は９５％であり、誘電正接の初期値は０．４
３％、８０℃１００時間後の値は０．４８％であり、絶
縁破壊電圧、誘電特性の安定性ともに良好であった。

【００３２】実施例２〜５ 実施例１と同様にして得た無定形シートを１４０℃で
４．０倍長手方向に延伸し、さらに１３５℃で４．０倍
幅方向に延伸した。その後さらに１５０℃で２．０倍長
手方向および幅方向に延伸した後、２５０℃で２０秒間
熱固定した。該熱固定フィルムを冷却ゾーンで縦方向に
５％弛緩させながら巻き取った。この時のフィルム厚さ
は１．５μｍであった。さらに、巻き取ったロール状フ
ィルムを８０℃で処理時間を変えて加熱処理した。処理
時間を変えたときのフィルム物性を表１にしめす。さら
に実施例１と同様にしてコンデンサーを作製し、容量変
化率および誘電正接はそれぞれ表１に示すように良好な
特性を有していた。

【００３３】

【表１】 比較例１〜４ 実施例１において延伸倍率および熱固定条件を変更し、
長手方向および幅方向の破断強度および破断伸度を変更
した２．０μｍ厚みのフィルムを作製し、実施例１と同
様にしてフィルムの絶縁破壊電圧およびコンデンサー特
性を測定した。結果を表２に示した。

【００３４】この結果、破断強度および破断伸度が本発
明の範囲を越える場合には、絶縁破壊電圧および誘電特
性は不安定で、ばらつきが大きくなり、コンデンサーと
して良好ではなかった。

【００３５】

【表２】

【００３６】

【発明の効果】本発明のコンデンサー用ポリエチレンナ
フタレートフィルムは、耐熱性に優れ、また絶縁破壊電
圧や誘電特性が安定化し、耐熱性、誘電特性および電気
特性に優れたコンデンサーを得ることができる。特に小
型化、耐熱化が必要なチップコンデンサー用フィルムと
して好適である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルムの破断伸度が縦横共に４０％以
   下であり、かつ破断強度が縦横共に２５ｋｇ／ｍｍ² 以
   上であることを特徴とするコンデンサー用ポリエチレン
   ナフタレートフィルム。
2. 【請求項２】 フィルムの平均表面粗さＲａが０．０１
   〜０．２μｍであることを特徴とする請求項１記載のコ
   ンデンサー用ポリエチレンナフタレートフィルム。
3. 【請求項３】 チップ状フィルムコンデンサーに用いら
   れてなることを特徴とする請求項１または２記載のコン
   デンサー用ポリエチレンナフタレートフィルム。