JPS6046528B2 - コンデンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、延伸された合成樹脂フィルムが誘電体として
用いられているコンデンサに関するものてある。

ポリフッ化ビニリデンフィルムは他のプラスチックフィ
ルムに比べてその誘電率が３〜６倍と大きく、しかも耐
電圧特性が優れている。

この為、このポリフッ化ビニリデンフィルムをコンデン
サの誘電体フィルムとして用いると、従来のコンデンサ
に比べて大巾な小型化が可能となる。しかしながら、ポ
リフッ化ビニリデンフィルムは、他のプラスチックフィ
ルムの場合と同様、あるいはそれ以上に、絶縁油等の含
浸性が著しく悪いことから、従来、このフィルムの特長
がコンデンサとして充分に生かされてはいなかつた。

これは、特に、ポリフッ化ビニリデンフィルム表面の物
理的及ひ化学的性質に起因するものてあり、含浸剤の浸
透が殆んどなく、又、フィルム表面に対する含浸剤の濡
れが著しく悪い為である。従つて、このフィルムに含浸
剤を含浸させても、素子内部に含浸されない部分を多く
生じ、その部分が高電圧下でコロナ放電を起こしてフィ
ルムを劣化”させることになり、この結果コンデンサの
絶縁破壊を起こすに至るのである。一般に、このような
コンデンサの含浸不良を改善する為、フィルムと絶縁紙
とを互いに重ね合わせて巻いた、いわゆる複合誘電体が
知られている。

ポリフッ化ビニリデンフィルムの場合も、絶縁紙との複
合誘電体にすることにより、含浸性を或る程度改良する
ことができる。しかしながら、この場合には、絶縁紙の
誘電率及び耐電圧特性がポリフッ化ビニリデンフィルム
のそれに比べてかなり低い為、コンデンサの小型化及び
耐電圧特性の向上の点で不満足であるという欠点を有し
ていた。本発明はこのような問題点に鑑みてなされたも
のであつて、少なくとも一方向に延伸された配向フィル
ムが誘電体として用いられているコンデンサにおいて、
前記配向フィルムが、（ａ）主としてフッ化ビニリデン
系樹脂からなるフィルム層、（ｂ）フッ化ビニリデン系
樹脂と、このフッ化ビニリデン系樹脂に対して相溶性が
なくかつ臨界表面張力が３０ｃｉｙｎ／Ｃｍ以上のポリ
マーとの混合物て構成されている被覆層、からなり、前
記被覆層が前記フィルム層の少なくとも一方の面に形成
されていることを特徴とするコンデンサに係るものであ
る。

このように構成することによつて良好な含浸状態が得ら
れるとともに、コンデンサの耐電圧特性が大巾に向上す
る。ここでいう０フッ化ビニリデン系樹脂ョは、フッ化
ビニリデンの単独重合体のみならず、フッ化ビニリデン
を５０モル％以上含有する共重合体であつても良い。フ
ッ化ビニリデンと共重合可能なコモノマーとしては、４
フッ化エチレン、６フッ化プロピレン、３フッ化塩化エ
チレン、３フッ化エチレンおよびフッ化ビニル等である
。また、フッ化ビニリデン系樹脂と相溶せずかつその臨
界表面張力（ＲＯ）が３０ｃｉｙｎ／Ｃｍ以上のポリマ
ーとしては、ポリカーボネートやポリエチレンテレフタ
レート、ポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性ポリ
エステル樹脂、ポリスチレン等が挙げられる。

さらに、これらの共重合体及び２種以上の重合体の混合
物でも良い。臨界表面張力ＲＯは、ポリマーに対する液
体の濡れやすさの目安となり、このＲｃが小さいものは
一般の液体の濡れにくい物質である。

次に表１に、各種ポリマーのフッ化ビニリデン系樹脂に
対する相溶性とそのポリマーの臨界表面張力ＲＯを夫々
示す。

なお、この表１において、１相溶性なしョとは、ポリフ
ッ化ビニリデンに他のポリマーを１重量％以上混合し、
一旦融解させた後冷却した場合に明らかに相分離が認め
られたものである。この表１から、ポリフッ化ビニリデ
ンはその臨界表面張力ＲＯが２５（１ｙｎ／Ｃｍであり
、ポリ四フッ化エチレンの１８ｄｙｎ／Ｃｍに次いで濡
れにくに物質であることが分る。

従つて、その表面の一部に臨界表面張力Ｒｃが３０Ｃ１
ｙＩ１／Ｃｍ以上のより濡れ易い物質を露出させること
は極めて好ましい。フッ化ビニリデン系樹脂に対するこ
れら相溶性のないポリマーの混合は、通常実施されてい
る押出機による溶融ブレンド法によつて行なつて良く、
その混合量は５〜７０重量％が好ましく、１０〜５０重
量％であるのがさらに好ましい。

この混合量が５重量％未満ては、含浸性や耐電圧特性の
改良効果が失なわれ、７呼量％を越えると積層フィルム
の誘電率低下が著しくなつてしまう。本発明におけるフ
ッ化ビニリデン系樹脂中には、公知の添加剤、例えば熱
安定剤、充填剤、電圧安定剤等を少量添加しても良いこ
とはいうまでもない。

さらに、本発明における、主としてフッ化ビニリデン系
樹脂からなるフィルム層には、小量の（好ましくは５重
量％未満の）他種ポリマーが含有されていても良い。

本発明によるフィルム層と被覆層との積層フィルムを製
造する方法としては、種々の方法が用いられて良いが、
特に好ましい方法としていわゆるｂ共押出法がある。

この方法は、押出機により、主としてフッ化ビニリデン
系樹脂からなるフィルム層と混合樹脂からなる被覆層と
を同時に押出し、押出機出口付近のダイ内でこれらを一
体化して互いに積層したものをシート状に成形する方法
である。次いで、このような共押出法により成形された
積層シートを１方向又は２方向に延伸することにより、
一軸配向フィルム又は二軸配向フィルムを得ることがで
きる。なお、本発明においては、主としてフッ化ビニリ
デン系樹脂からなるフィルム層の一方の面又は両方の面
に被覆層が形成されて良い。本発明による配向フィルム
の表面には微細な凹凸が形成されている為に絶縁油等の
含浸剤の浸透が良好に行なわれる。

しかも、臨界表面張力ＲＯの大きいポリマーの微細な粒
子が表面に露出していることが電子顕微鏡観察の結果明
らかになつており、この為、表面の濡れやすさが改良さ
れている。このようなフィルム表面の微細な凹凸は、表
面の被覆層における混合樹脂の相溶性が悪い為に、押出
直後から既に凹凸状態になつており、それらが延伸によ
ソー層助長されたものと考えられる。

本発明のように構成すると、単に上述のような混合樹脂
のみをシート状に押出して延伸したフィルムに比べて、
混合するポリマーの量を大巾に減らすことができる。こ
の為、フィルムの延伸性を低下させたり、フィルムが切
れるなどその製造性を失なわせたりすることがなく、ま
た、フィルム自体の誘電率や耐電圧特性を大きく損なう
こともない。従つて、本発明による配向フィルムはコン
デンサ用誘電体フィルムとして特に優れている。上述の
ようにして得られた配向フィルムを一対の電極箔（例え
ばアルミニウム箔）と交互に重ね合せて巻回し、コンデ
ンサ素子を作成することが−できる。この場合、一対の
電極の間には、配向フィルムを一枚以上、例えば２〜３
枚重ねて用いることもできる。２枚以上重ねる場合には
全ての誘電体フィルムが本発明による配向フィルムであ
る必要はなく、例えば誘電体シートを３枚使用する−コ
ンデンサの場合において、電極箔に接する２枚を本発明
による配向フィルムとしその２枚の中間にポリフッ化ビ
ニリデン単独組成の延伸フィルム又は絶縁薄紙などを用
いた３層構成の誘電体とすることができる。

本発明によるコンデンサは、上一記のような金属箔を電
極として用いるもの以外に、金属をフィルムに蒸着した
蒸着膜を電極とするいわゆる金属化フィルムコンデンサ
の形態をとることもできる。このようなコンデンサ素子
に絶縁油等の含浸剤を真空下で含浸させて、最終的なコ
ンデンサを作成できるが、ここで用いられる含浸剤とし
ては、石油の分留から得られる鉱油系絶縁油、アルキル
ベンゼン、アルキルナフタリン、ジアリルアルカン、ジ
アリルエタン等の芳香族炭化水素からなる合成絶縁油、
シリコーン油、ポリブテン油及びワックス類等の低誘電
率物質のみならず、ひまし油、フタル酸エステル、リン
酸エステル、フッ化シリコーン油、及びフッ素芳香族系
油等の高誘電率物質などがある。

これらは単独で用いる以外に、２種以上混合して用いて
もよく、又、安定剤などを少量添加したものを用いても
よい。次に、本発明を実施例にて説明するが、本発明は
この実施例に限定されるものではない。

まず、この実施例で述べる評価方法を以下に説明する。

（１）コンデンサの複合誘電率（７）ここで誘電体７と
は試料コンデンサ（含浸後）の静電容量を２０゜Ｃ１Ｋ
Ｈｚで測定し、コンデンサの電極面積、及び電極間の誘
電体の厚みを測定し、常法により計算で求めたものであ
る。

（２）コロナ開始電圧（■）低周波部分放電測定器（大
日本電線社製）により５０ＰＰＳ１測定感度１０ＰＣに
おいて測定した部分放電の始まる電圧をコロナ開始電圧
として求めた。

（３）短時間破壊電圧（ＶＤＣ） コンデンサの両端子間に約１００Ｖ／Ｓｅｃの昇圧速度
て直流電圧を印加し、破壊した時の電圧をもつて短時間
破壊電圧とした。

上記の（１）〜（３）項に関して、測定値は、特にこと
わりのない限り試料５個の平均値でも一つて表わした。

実施例１フッ化ビニリデン樹脂（呉羽化学工業社製、商
品名：クレハ湘ポリマー＃１１００）にポリカーボ不−
トを種々の割合て混合し、押出機を用いて２６０℃で溶
融混合し、ペレット化した。

この混合樹脂のペレットと、別に作成したフッ化ビニリ
デン樹脂のペレットとを共押出機に供給し、２７０℃で
共押出しして積層シート状に成形した後、引続いてこの
シートを縦及び横方向に延押（面積倍率１２倍）して、
フィルムの両面に厚さ約３μｍの混合樹脂からなる被覆
層を有する全厚さ１２μｍの積層フィルムを得た。

このフィルム２枚とアルミニウム箔１枚を１組とし、こ
の２組を重ねて巻いてコンデンサ素子を作成した後、８
０′Ｃ、１０−２Ｔ０ｒｒの真空下でアルキルナフタリ
ンを含浸せしめ、静電容量約０．５μＦのコンデンサを
作成した。

これらの試料について、複合誘電率、コロナ開始電圧及
ひ短時間破壊電圧を夫々測定し、その結果を次の表２に
示した。

なお、比較例としては、同じフィルム厚さ１２ｐ瓦のフ
ッ化ビニリデン樹脂単体の二軸配向フィルム（比較例Ａ
）及びポリカーボネートを均一に２０重量％混合して得
た厚み１２μｍの混合樹脂からなる二軸配向フィルム（
比較例Ｂ）の値を夫々示した。

この表２から明らかな如く、本発明によるコンデンサで
は、コロナ開始電圧及び短時間破壊電圧が比較例に比べ
て高い。

実施例２ 実施例１と同様の方法で、各種ポリマーを１５重量％、
フッ化ビニリデン樹脂に混合してペレルト化したものを
共押出機により積層シート状に成形した。

次いで、これを縦及び横方向に延伸して、フィルムの両
面に厚さ約２μｍの混合樹脂からなる被覆層が形成され
た全厚さ１２μｍの積層フィルムを得た。これを誘電体
フィルムとして実施例１と同様にコンデンサ素子を作成
した後、８０゜Ｃ１１０−２Ｔ０ｒｒの真空下でリン酸
トリクレジル（ＴＣＰ）を含浸し、静電容量０．５μＦ
のコンデンサを得た。

これらのコンデンサ試料について、第１表と同様の各項
目について評価した結果を次の表３に示した。この表３
から、ポリ四フッ化エチレン以外はいずれも優れた特性
値を示していることが明らかである。

ポリ四化フッ化エチレンの場合は、コロナ開始電圧及ひ
破壊電圧がともに低下しており、これは臨界表面張力Ｒ
ｃが小さい為の含浸不良が源因と考えられる。以上説明
したように、本発明による改良されたコンデンサは、フ
ッ化ビニリデン系樹脂フィルムを誘電体として用いた従
来のコンデンサの欠点であつた含浸性が大巾に改良され
ている。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも一方向に延伸された配向フィルムが誘電
   体として用いられているコンデンサにおいて、前記配向
   フィルムが、（ａ）主としてフッ化ビニリデン系樹脂か
   らなるフィルム層、（ｂ）フッ化ビニリデン系樹脂と、
   このフッ化ビニリデン系樹脂に対して相溶性がなくかつ
   臨界表面張力が３０ｄｙｎ／ｃｍ以上のポリマーとの混
   合物で構成されている被覆層、からなり、前記被覆層が
   前記フィルム層の少なくとも一方の面に形成されている
   ことを特徴とするコンデンサ。