JPH0773875B2 - 油含浸型コンデンサ用フィルム - Google Patents

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
用フィルムに関する。

〔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62−71211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〜0.7μｍ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
態が大きくなり過ぎているため、実厚みの低下により耐
圧が劣り、コンデンサ寿命を低下させる。また、コンデ
ンサ形成時の素子巻工程において、摩擦帯電による静電
気が発生し、Al箔との合わせ巻時皺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、素子巻き加工時に優
れ、かつ誘電体層の油層を十分に確保し、かつコンデン
サ寿命の優れた誘電体層を有する油含浸型コンデンサ用
フィルムを提供することを目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0.025
μｍ〜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0.05μｍ〜0.3μｍであり高さ0.025
μｍ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、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、髪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、該繊維状物および髪
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〜0.15μｍ、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Al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/mm〜3
0個/mm存在することが必要であり、好ましくは15個/mm
以上〜25個/mm以下である。高さ0.0125μｍ以上の突起
が10個/mm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/mm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0.05μ
ｍ〜0.3μｍ、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/
mm〜40個/mm存在することが必要であり、好ましくは15
個/mm〜30個/mmである。高さ0.025μｍ以上の粒状突起
が10個/mmより少ないと粗面が不十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
の早期破壊につながる。また、40個/mm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〜12μｍである。

本発明の両面が粗面化されフィルムは、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法方法
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30ppm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300
μｍ〜800μｍ相当のシート状に押し出し、表面温度50
〜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、次いで160〜175℃の温度で幅方向に8.0倍
〜10.5倍延伸し、100〜165℃の温度で弛緩しながら熱処
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時間ほど実施後、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Ra JIS−Ｂ−06
01に準じて測定した。

小坂研究所（株）製の解析装置付三次元万能表面形状測
定器Model SE−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0.0125μｍ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Al箔を用いて0.2μＦのコンデンサを作
成し、フェ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10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 ◎ 720秒以上1200秒未満を ○ 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。

1000hr以上を ◎ 600hr以上1000hr未満を ○ 400hr以上600hr未満を △ 400hr未満を × で表した。

（３）素子巻加工性 10μｍのフィルムの３枚重ねて誘電体層とし、電極とし
て６μｍ厚みのAl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1.0mm以
下）、Al箔の巻き込み折れ皺がない。

× コンデンサの端面ずれ、折れ皺及び抜きとり時層ず
れを生じるもの （４）灰分 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、間隔1.0mmのＴダイより、ポリプロピレン層
の厚みが395μｍ、エチレンプロピレンブロック共重合
体層の厚みが35μｍになる用調整して押出し、全厚み43
0μｍ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4
30μｍ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0.02
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0.05μｍ〜0.3μｍであり高さ0.0
25μｍ以上の突起が10個/mm〜40個/mm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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｇ 4/32 ３０１ Ｂ 9174−5Ｅ // Ｂ２９Ｋ 23:00 Ｂ２９Ｌ 9:00 (56)参考文献 特開 平２−145626（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−70114（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−198122（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−191207（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−70111（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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0.05μｍ〜0.3μｍであり高さ0.0
   25μｍ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. 【請求項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。