JPS62295941A - ポリプロピレンフイルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明は高誘電体でしかも誘電損失が小さく、電気用途
に適したポリプロピレンフィルムに関するものである。

［従来の技術、発明が解決しようとする問題点］従来か
らよく知れているように誘電率の高い化合物は必ず誘電
損失が大きいため、コンデンサー用途などには用いられ
なかった。すなわち、誘電率が高ければ、それだけ電気
容量が増えるために小型で高容量コンデンサーが得られ
ることになる。

しかし従来までの様な単体の化合物では誘電率が高けれ
ば、必ず誘電損失が大きくなるためエネルギー・ロスや
発熱に伴う諸種のトラブルを誘引していた。唯一、例外
としてポリフッ化ビニリデンなどのフッ素系ポリマーフ
ィルムがあるが、機械強度、絶縁破壊電圧が低いという
欠点を有していた。

本発明は、上記問題点を解消し、高誘電率、低誘電損失
で、機械強度、絶縁破壊電圧に優れたポリプロピレンフ
ィルムを提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はポリプロピレン９９〜７０ｗｔ％とポリビニリ
デンフロライド１〜３０ｗｔ％とを混合した組成物を主
体とするポリプロピレンフィルムを特徴とするものであ
る。

本発明におけるポリビニリデンフロライドとはメルト・
フロー・インデックスＭＩ　（ＡＳＴＭＤ−１２３８−
７０，１０−加重、２５０’Ｃで測定）０．１〜１００
ｇ／１０分、好ましくは０゜５〜８０ｇ／１０分、極限
粘度［７７］　　（３０’Ｃ１ＤＭＦ溶液で測定）が０
．６〜１．８ｄｌ／ｇ好ましくは０，７５〜１．５ｄｌ
／ｇ、規則性（フッ化ビニリデンモノマーの結合がヘッ
ド−テールになっている割合で、ＮＭＲスペクトルによ
り測定）が９０％以上、好ましくは９３％以上のもので
おる。また、フッ化ビニリデン以外にモノクロロートリ
フロロエチレンなどのコモノマーをランダムあるいはブ
ロック状に共重合させても良いが、フッ化ビニリデン成
分は９０％以上が好ましく、９６％以上が更に好ましい
。

本発明におけるポリプロピレンとは、ポリプロピレンを
主体とするものであればよく、特に、ポリプロピレンホ
モポリマーで、極限粘度［η］（１３５℃、テトラリン
溶液で測定）１．２〜２゜５　ｄｌ／　ｇの範囲におる
ものが好ましい。なお、プロピレン以外のものとしては
、例えばエチレン、ブテン、ペンテンなどのコモノマー
をランダムあるいはブロック状に共重合させてもよいが
プロピレン成分は９０％以上が好ましい。

本発明はポリビニリデンフロライド１〜３０ｗｔ％好ま
しくは１〜２０ｗｔ％とポリプロピレン９９〜７０ｗｔ
％好ましくは９９〜Ｂ□ｗｔ％からなるもので、誘電率
はポリビニリデンフロライド、ポリプロピレンの誘電率
及び添加量から推定される値より、はるかに高い値を示
し、かつ、ポリプロピレンの有する低誘電損失を維持で
きる。ポリビニリデンフロライドが、１ｗｔ％未満にな
ると誘電率が低下する。ポリビニリデンフロライドはポ
リプロピレンとの相溶性が悪いため、３０ｗｔ％を超え
ると分散性が悪くなり、ポリビニリデンフロライドとポ
リプロピレンの界面で絶縁破壊しやすくなる。

絶縁破壊電圧はフィルム中の導電性微粒子すなわち金属
微粒子や内部ボイドの量によっても影響を受ける。した
がってフィルム中の仝灰分を好ましくは１１００ｐｐ以
下、更に好ましくは５０ｐｐｍ以下にし、絶縁破壊電圧
の低下を防止するのが好ましい。

本発明のフィルムは、ポリプロピレンとポリビニリデン
フロライドとを混合した組成物を主体とするものである
が、本発明の目的を損ねない範囲で他のポリマーを混合
してもよい。もちろん、ポリプロピレンの添加剤として
公知の熱安定剤、酸化防止剤、結晶造核剤、ブロッキン
グ防止剤、すべり剤等を添加してもよい。

本発明のフィルムは未延伸フィルムでもよいが絶縁破壊
電圧の面から、延伸した方が好ましく、２軸延伸フイル
ムとするのが最も好ましい。

しかし、この場合、ポリビニリデンフロライドとポリプ
ロピレンの延伸挙動が異なるため、ポリビニリデンフロ
ライドとポリプロピレンの界面が破壊し内部ボイドが発
生しやすく、ポリビニリデンフロライドの添加量が増え
る程、内部ボイドも多くなる傾向にある。内部ボイドが
発生すると絶縁破壊電圧が低下する。したがって内部ボ
イドの発生をおさえるため、ポリビニリデンフロライド
の添加量が５ｗｔ％を超えるものを二軸延伸フィルムと
する場合には、次のフィルム構成とするのが最も好まし
い。すなわち、融点差を有する２種のポリプロピレン、
たとえばホモポリプロピレンとエチレン−プロピレンラ
ンダムコポリマーの積層フィルムで、低融点のポリプロ
ピレン（上記の場合エチレン−プロピレンランダムコポ
リマー）層にポリビニリデンフロライドを高濃度含有す
るものである。この場合、延伸が低融点ポリプロピレン
の融点以上の温度で行なわれるため、ポリビニリデンフ
ロライドとポリプロピレンの界面破壊が起こりにくく、
内部ボイドの発生をおさえることができる。低融点ポリ
プロピレン層のポリビニリデンフロライドの添加量は３
０ｗｔ％以下で、全フィルム中の平均添加量は１ｗｔ％
以上でなければならない。低融点ポリプロピレン層の厚
みは全厚みの５〜８０％が好ましく、１０〜５０％が更
に好ましい。また高融点ポリプロピレン層へのポリビニ
リデンフロライド添加量は５ｗｔ％未満が好ましい。

電気用ポリプロピレンフィルムとして使用するためには
絶縁破壊電圧は好ましくは３００ｖ／μ以上、更に好ま
しくは４００Ｖ／μ以上必要である。３００ｖ／μ未満
になると、コンデンサーなどに使用した場合、コンデン
サー破壊が発生しやすくなる。

ポリプロピレンとポリビニリデンフロライドの延伸挙動
が異なることから、フィルム表面にも凹凸が発生しやす
く、凹部で絶縁破壊が起こりゃすくなるため、ポリビニ
リデンフロライドを含有しないポリプロピレン層を表層
に設けることにより、フィルム表面の凹凸をなくし、絶
縁破壊電圧の低下防止をはかってもよい。

本発明のポリプロピレンフィルムの厚みは特に限定しな
いが２〜１００μ、好ましくは３〜５０μ、更に好まし
くは３〜３０μの範囲である。

次に、本フィルムの製造法について説明する。

ポリビニリデン７０ライド１〜３０ｗｔ％にポリプロピ
レン９９〜７０ｗｔ％を添加混合し、ポリマ一温度１８
０〜２６０℃の範囲で融解、混合させたのちスリット状
の口金から吐出させ、表面温度２０〜９０°Ｃの冷却ド
ラム上にキャスト冷却固化する。

ポリビニリデンフロライドの分散性を向上させるためパ
ウダー状とし、特にポリビニリデンフロライドを９５％
以上が粒径０．１〜１０μ以下、平均粒径１〜７μ以下
とするのが好ましい。またこれらの混合物を一担造粒し
たものを用いる方が好ましい。

延伸フィルムとする場合には更に次の様にして行なう。

−軸延伸フィルムの場合はどちらか一方向の延伸のみを
、二軸延伸フィルムの場合は両方向の延伸を行なえばよ
い。

キャストした上記フィルムを１００〜１５０℃に加熱し
た後、長手方向に４〜７倍延伸し、次にテンタ式延伸装
置で幅方向に１５０〜１６５℃で５〜１２倍に延伸する
。

幅方向に延伸修了後、必要に応じて該延伸フィルムを幅
方向に０〜１０％のリラックスをしながら１５０〜１６
２℃で３〜１０秒間熱処理しても良い。

積層フィルムとする場合には複合口金を用いて共押出し
するか、または−軸延伸前や二輪延伸前に押出ラミネー
ト法などで複合し、同時に延伸する。この場合、内部ボ
イドの発生を防止するため、最後の延伸は低融点ポリマ
ーの融点以上で行なう必要がある。

ざらに本発明フィルムを空気、炭酸ガス、窒素ガス、ア
ルゴンガスなどの単独あるいは混合ガス下でコロナ放電
処理あるいはプラズマ処理をし、表面接着性を向上させ
た後、金属蒸着層を設けても良い。

［測定法、評価法］ なお、本発明において用いる用語および特性の測定法、
評価法について説明する。

（１）　　誘電率 ＡＳＴＭ　　Ｄ１５０−６８に示されている方法によっ
て１ＫＨｚ、２５℃で測定した。

（２）　　誘電損失 ＪＩＳ　　Ｃ−２３３０に示されている方法によって、
素子状、１ＫＨ７，２５℃で誘電正接を測定した。

（３）　　フィルムシート絶縁破壊電圧ＪＩＳ−２３３
０に準じ、春日電機（株）製直流耐圧試験機を用い、レ
ンジ２０ＫＶにセットし、１００Ｖ／ｓｅｃの電圧上昇
でフィルムに印加を行ない、破壊電圧を測定し、１０枚
重ね時のマイクロメーター厚みを１枚当りに換算し、次
式で痺出した。

絶縁破壊電圧（Ｖ／μ）＝破壊電圧（Ｖ）／マイクロメ
ーターフィルム厚さくμ）（４）　　コンデンサー寿命 １５μのフィルムを誘電体層とし６μ厚みのへ〇箔を用
いて２μＦのコンデンサーを製作し、８０℃でＩｋｖを
課電して、複数のコンデンサーのうち半数が破壊するま
での時間を求め、コンデンサーの寄合比較を行なった。

４００ｈｒ以上を◎ ３００〜４００ｈｒを０ ２００〜３００ｈｒをΔ ２００ｈｒ以下をＸ するが、縦−軸延伸の場合には横方向を筒の軸とし、横
一軸延伸の場合には縦方向を筒の袖とする。

（５）　　融点 Ｐｅｒｋ　ｉ　ｎ−Ｅ　Ｉｍｅｒ社製示差走査熱量計Ｍ
ｏｄｅｌ　　ＤＳＣ−２型を用い、５ｍ’ｊの試料を２
０℃／分の昇温速度で２８０℃まで昇温し５分保持した
後、周速で冷却し、再度昇温した時の、いわゆるセカン
ドランの融解曲線を取る。

融解ピークの頂点が１点の場合にはピークの頂点の温度
を融点とする。

融解ピークの頂点が２点以上ある場合、各ピークの融解
熱を求め、下記式で算出した値を融点とする。

（融解ピークがｎ個の場合） ただしΔＨｉはｉ番目のピークの融解熱を、ｔｍｉは１
番目のピークの頂点の温度を示す。

２個の融解ピークを有する曲線の例を第１図および第２
図に示す。これら図において、融解ピークのうち、低温
側の融解ピークをＰｌ、高温側の融解ピークをＰ２とす
る。また、各々の融解融解ピークの頂点、すなわち、ピ
ークの極小点をＡ、Ｂとし、この頂点の温度を各々Ｔｍ
１、Ｔｍ２とする。

また、低温側のピークの融解熱をＨｌ、高温側のピーク
の融解熱Ｈ２とする。

融解熱の求め方を第１ピークＰ１で示す。まず当該吸収
の開始点Ｔ１と終了点Ｔ２を直線（第１図の破壊Ｃ）で
結び基線とする。

ピーク前半の直線部分の補外線と基線との交点をＴ５、
ピーク後半の直線部分の補外線と基線との交点をＴ６と
し、ピーク・補外線・基線で囲まれた部分（斜線部分）
の面積を、融解熱Ｈ１とする。

同様に第２ピークＰ２での融解熱Ｈ２を求める。

ただ第２図に示すように、第１ピークＰ１の終了点Ｔ２
と第２ピークＰ２の開始点Ｔ３が重なり、１つの点りと
なり、Ｔ１とＴ４を結ぶ基線Ｃより外れる場合は、点り
より垂直に下した基線Ｃとの交点Ｔ９として、ピーク後
半（第２ピークＰ２の場合はピーク前半）の直線部分と
Ｔ９を結び、その線を補外線とみなして面積を求める。

［実施例コ 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

実施例１ ポリビニリデンフロライドパウダー（［η］＝１．０．
ＭＩ＝１０ｇ／１０分、規則性９６％誘電率０．２、誘
電損失０．０１３％）３ｗｔ％とポリプロピレンパウダ
ー（［η］＝１．９、融点１６３℃、誘電率２．２、誘
電損失０．０２０％）９７ｗｔ％をヘンシェルミキサー
にて混合し二軸押出機にて２４０℃で造粒した。この造
粒チップをＴダイ法にてポリマ一温度２４０℃で押出し
、４０℃に保たれた冷却キャストドラム上で冷却固化さ
せ、未延伸フィルムを得た。該未延伸フィルムを１４５
°Ｃに加熱し長手方向に５倍延伸しただちに４０℃以下
に冷却した。つづいて該フィルムを１６０℃に保たれた
テンターに導き幅方向に８倍延伸した。かくして得られ
たフィルムの厚みは１５μｍであり、フィルム特性を第
１表に示した。

実施例２ 実施例１においてポリビニリデンフロライドの添加量を
’ｌＱｗｔ％としただけで他は同様にして厚み１５μｍ
の未延伸フィルムを得た。このフィルムの特性を第１表
に示した。

実施例３ 実施例１においてポリビニリデンフロライドの添加量を
７ｗｔ％としただけで他は同様にして厚み１５μｍの二
軸延伸フィルムを得た。このフィルム特性を第１表に示
した。

実施例４ 実施例１で用いたポリビニリデンフロライド１５ｗｔ％
とエチレン−プロピレンコポリマー（エチレン含有量４
，３ｗｔ％、融点１３５℃、［η］＝１．７、誘電率２
．２、誘電損失０．０２１％）６５ｗｔ％と、ポリプロ
ピレン（実施例１で用いたもの）を複合口金を用いてポ
リマ一温度２４０℃で２層に共押出し、以降実施例１と
同様にして二軸延伸フィルムを得た。フィルム厚１５μ
で、エチレン−プロピレンコポリマ一層の厚みは５μで
あった。このフィルムの特性を第１表に示した。

表からもわかる様に実施例で示したポリプロピレンフィ
ルムはいずれも高誘電率、低誘電損失であり、これをコ
ンデンサーとした場合、従来のポリプロピレンフィルム
に比べ小形化が可能となった。また絶縁破壊電圧が３０
０Ｖ／μ以上あり、コンデンサー寿命も問題ないもので
あった。

ただし、実施例３において若干の内部ボイドが発生し、
コンデンサー寿命がやや低下したが、実用上問題のない
レベルであった。

比較例１ 実施例１においてポリビニリデンフロライドの添加量を
０，５ｗｔ％にしただけで他は同様にして二軸延伸フィ
ルムを得た。

比較例２ 実施例２において、ポリビニリデンフロライドの添加量
を４０ｗｔ％にしただけで他は同様にして未延伸フィル
ムを得た。

比較例３ 実施例１においてポリビニリデンフロライドを添加せず
にポリプロピレンのみを原料とし、他は同様にして二輪
延伸フィルムを得た。

比較例１〜３のフィルム特性を第１表に示した。

比較例１のフィルムは誘電率がポリプロピレンフィルム
（比較例３）と差がないものであった。

これらのフィルムを使ってコンデンサーとして使用した
ところ、ポリビニリデンフロライドの添加量がｉｗｔ％
未満のものはポリプロピレンフィルムを用いた場合に比
べ大きさ、性能などにおいてまったく優れた点がなく（
比較例１）、ポリビニリデン７０ライドの添加量が３０
ｗｔ％を越えたものはコンデンサ寿命が悪かった。

［発明の効果］ 本発明のポリプロピレンフィルムはポリビニリデンフロ
イドを１〜３０ｗｔ％添加混合した添加法の様な効果が
（ｑられる。

（イ）　ポリプロピレンフィルムに比べ同等の低誘電損
失、高絶縁破壊電圧を維持したままで、誘電率が高い。

（ロ）　本発明のフィルムをコンデンサー用に用いると
、ポリプロピレンフィルムを用いたフィルムに比べ容量
が増大するため、小型化が可能となり、しかも発熱やエ
ネルギーロス、破壊などのトラブルが発生しない。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ示差走査熱量計により
測定された融解スペクトルの概略を示す説明図である。 Ｐｌ・・・第１（低温側）の融解ピークＰ２・・・第２
（高温側）の融解ピークＡ・・・・・・第１の融解ピー
クの頂点Ｂ・・・・・・第２の融解ピークの頂点Ｃ・・
・・・・基線 Ｄ・・・・・・第１の融解ピークの開始点Ｔｍ１・・・
Ａ点の温度 Ｔｍ２・・・Ｂ点の温度 Ｈｌ・・・Ｐｌにおける融解熱 Ｈ２・・・Ｐ２における融解熱

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ポリプロピレン９９〜７０ｗｔ％とポリビニリデンフ
   ロライド１〜３０ｗｔ％とを混合した組成物を主体とす
   るポリプロピレンフィルム。