JPS63141308A - コンデンサ− - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、誘電体として二軸配向ポリエステルフィルム
を使用したコンデンサーに関する。

［従来技術］ ポリエチレンテレフタレートからなる二軸配向フィルム
は、機械的性質、耐熱性、電気的性質などに優れている
ことから、コンデンＶ−のＭｍ体として用いられている
。このフィルムをコンデンサーの誘電体として使用する
ときの態様に、■５〜１０μ厚みの金属性電極部（主に
アルミニウムが用いられる）と一般に４〜３０μの厚み
のフィルムを重ねて巻きとって素子を作る場合（以下、
箔巻きコンデンサー素子と呼ぶ）と、■フィルムに直接
アルミニウムや亜鉛を真空蒸着して素子に巻きとる様式
（以下、蒸着フィルムコンデンサー素子と叶ぶ〉とがあ
る。蒸着フィルムコンデンサー素子は、特にコンデンサ
ーの小型化の為に賞用されているが、コンデンサーの製
造工程で要求される車要な要件の一つは、該素子の巻回
性とつぶれ性が良好なことである。すなわち、蒸着後の
フィルムは巻芯に巻回した（巻回１程）後、芯から抜き
とり、プレスして素子を偏平につぶしくプレス工程）、
リード線をつＣプるためにハンダ付けができるように、
偏平にした素子の両端面に金属粒子を吹きつける工程（
メタリコン工程）を経な【プればならない。また箔巻き
コンデンサー素子でも、プレス工程やメタリコン工程を
経るものもめるので、巻回性とつぶれ性が良好でおるこ
とが要求される。

ここで、巻回性が良好とは、巻回機にてフィルムをコン
デンサー素子に巻取る際、フィルムの蛇行や端面ずれを
生じないことを意味し、つぶれ性が良好とは、プレスが
均一にでき、且つ余り大きな加重をかけることなく偏平
にでき、しかもプレス後の素子の端面部にメタリコン工
程で金属粒子の入りこむ隙間のないことである。

巻回性が悪かったり、つぶれ性が悪く端面に空隙がある
と、メタリコン粒子の侵入により、絶縁抵抗や誘電正接
の劣化がおこり、製品は不良品となる。

巻回性やつぶれ性を改良するためには、誘電体として用
いられているフィルムの滑り性をよくすることが必須要
件で必って、この要件をみたすために、従来からポリマ
ー中に無機の微細な粒子を添加含有させたり、ポリマー
中に不溶性の触媒残渣を形成せしめたりして、フィルム
面に突起を例外することが行われている。

上記のごとくポリマー中に不活性無機微粒子を添／Ｉｆ
ｆ　したり、不溶性の触媒残渣を形成せしめ、フィルム
表面に多くの突起を形成せしめることによって加工性（
例えばフィルムの巻回性、つぶれ性）はある程度良好と
なるが、その反面絶縁破壊電圧が低下し、絶縁破壊異常
率が高くなり、コンデンサー素子としての性能を低下せ
しめる。逆に、絶縁破壊電圧を高め、絶縁破壊異常率を
抑えるためフィルム表面を平滑にしようとすると加工性
が低下する。

即ち、巻回性、つぶれ性等の加工性を改良するためにポ
リマー中に添加含有ざゼる無機の微細な粒子又は重合過
程においてポリマー中に形成される触媒残渣粒子の電気
絶縁性が低いこと、及び二軸延伸製膜時に該粒子の周囲
に形成されるボイド（空隙）に起因して絶縁欠陥が生じ
ること等が、加工性とコンデンサー素子としての電気的
性質の両立を妨げている。

これらの特性を両立させる方法について種々検討され、
また多くの提案がされている。

その中でも大小２種の粒子をポリエステル中に分散含有
させることで、上述特性を満足させようとするものとし
て、例えば特開昭５２−７８９５３号がある。この方法
は比較的好ましい方法ではあるが、必ずしも満足出来る
ものではなく、特に６μ…以下の薄いフィルムの場合、
大粒子の添加はコンデンサー素子の電気的性質の低下を
もたらす。

［発明の目的］ 本発明の目的は、大小２種の粒子を用いる利点を保持し
ながら、上述の問題を解決し、加工性に優れ、しかも絶
縁破壊電圧が高くかつ絶縁欠陥の少いコンデシザー誘電
体用二軸配向ポリエステルフィルムを使用した高品質の
コンデンサーを提供することである。

［発明の構成・効果］ 本発明の目的は、本発明によれば、厚み１．４〜１６μ
ｍの二軸配向ポリエステルフィルムを誘電体とするコン
デンサーにおいて、該フィルムを構成するポリエステル
中に、平均粒径が０．０１〜１μｍでおる不活性粒子（
Ａ）を０．００５〜１重量％、及び平均粒径が粒子（Ａ
）より大きくかつ０．５〜４μｍでおるシリコン樹脂粒
子（Ｂ）を０．００５〜１重量％含有せしめたことを特
徴とするコンデンサーによって達成される。

ここで、シリコン樹脂粒子は、構造単位の組成が次式で
表わされる三官能性のオルガノボリシロキリーンから主
としてなる樹脂の粒子である。

（Ｒ争ＳｉＯ３／　２）ｎ （但し、Ｒは炭化水素基であり、０は重合度でおる） 本発明におけるポリエステルは、テレフタル酸。

イソフタル酸、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸等の
如き芳香族ジカルボン酸成分とエチレングリコール、ジ
エヂレングリコール、テトラメヂレングリコール２ネオ
ペンヂレングリコール等の如きグリコール成分とを主た
る構成成分とする熱可塑性のポリマーである。該ポリエ
ステルは芳香族ジカルボン酸とグリコールとを直接重縮
合させて得られるほか、芳香族ジカルボン酸ジアルキル
エステルとグリコールとをエステル交換反応させた後重
縮合せしめる、或いは芳香族ジカルボン酸のジグリコー
ルエステルを重縮合せしめる等の方法によっても得られ
る。かかるポリエステルの代表的なものとして、ポリエ
チレンテレフタレートやポリエチーレンー２，６−ナフ
タレンジカルポキシレート等が例示される。該ポリエス
テルは、共重合されないホモ・ポリマーであってもよく
、またジカルボン酸成分の１５モル％以下が伯の芳香族
ジカルボン酸成分や非芳香族ジカルボン酸成分であり、
及び／又はグリコール成分の１５モル％以下がエチレン
グリコール以外のジオール成分であるような共重合ポリ
エステルでおってもよい。またポリエステルが８５重量
％以上（好ましくは９０重但％以上）を占め、仙の重合
体が１５重量％以下（好ましくは１０重量％以下）であ
るようなポリマーブレンドであってもよい。ブレンドで
きる他の重合体としてポリアミド、ポリオレフィン、　
（ｉ！！種ポリエステル（ポリカーボネートを含む）が
例示される。また前記ポリエステルは必要に応じて、安
定剤２着色剤１Ｍ化防止剤等の添加剤を含有するもので
あってもよい。

本発明におけるポリエステルフィルムは平均粒径の異る
粒子を少なくとも２種含有する。第１の成分は平均粒径
が０．０１〜１μｍの不活性粒子（Ａ）でり、第２の成
分は平均粒径が該不活性粒子（Ａ）より大きくかつ０．
５〜４μｍであるシリコン樹脂粒子（Ｂ）である。

この不活性粒子（Δ）はポリマーに不活性、不溶性でか
つ常温で固体のものであれば特に制限がなく、外８１（
添加粒子でも内部生成粒子でもよい。例えば酸の金属塩
でもよく、また無機物でもよい。

好ましい不活性粒子（Ａ）としては、■炭酸カルシウム
、■二酸化ケイ素（水和物、ケイ藻土、ケイ砂２石英等
を含む）、■アルミナ、■５ｉＱｚ分を３０重ω％以上
含有するケイ酸塩（例えば非晶質酸いは結晶質の粘土鉱
物、アルミノシリク゛−ト化合物（焼成物や水和物を含
む）、温石綿、ジルコン。

フライアッシュ等）、■Ｈ（Ｊ、　Ｚｎ、　Ｚｒ、及び
Ｔｉの酸化物、■Ｃａ、及びＢａの硫酸塩、■Ｌｉ、Ｎ
ａ、及びＣａのリン酸塩（１水素塩や２水索塩を含む）
、■Ｌｉ、Ｎａ。

及びＫの安息香酸塩、■Ｃａ、　Ｂａ、　Ｚｎ、及び８
１１のテレフタル酸塩、■Ｈｇ、　Ｃａ、　Ｂａ、　Ｚ
ｎ、　Ｃｄ、　Ｐｂ、　Ｓｒ、　）Ｉｎ、　Ｆｅ、　Ｃ
ｏ。

及びＮ１のチタン酸塩、０８ａ、及びｐｂのクロム酸塩
、■ガラス（例えばガラス粉、ガラスピーズ等）、［相
］Ｃａ、及びＨＣＩの炭酸塩、■ホタル石、及び■２ｎ
Ｓが例示される。特に好ましいものとして、無水り′イ
酸、含水ケイ酸、酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウ
ム（焼成物、水和物等を含む）、燐Ｍ’１リヂウム、燐
酸３リヂウム、燐酸ナトリウム、燐酸カルシウム、硫酸
バリウム、酸化チタン、安息香酸リブラム、これらの化
合物の複塩（水和物を含む）、ガラス粉、粘土（カオリ
ン、ベントナイト、白土等を含む）、タルク、ケイ藻土
、　ＣａＣ０：＋等が例示される。かかる不活性粒子（
Ａ）の中でも無機微粒子、特に外部添加無機微粒子が好
ましい。

また、シリコン樹脂粒子（８）は主たる構造単位がＲ−
ＳｉＯ３／２で表わされる三官能性のオルガノポリシロ
キリンからなるものである。上記構造単位は 一〇−≦ｉ−〇− （ここで、Ｒは炭化水素粘である） で表現されるものであり、またこの構造単位は全構造単
位の８０重母％以上を占めることが好ましい。

上記構造単位から明らかなように、シリコン樹脂粒子は
三次元結合構造をとるものであって、この構造を（Ｒ−
ＳｉＯ３／２）ｎで表現すると、重合度ｎは１００以上
が好ましい。上記式において、Ｒの炭化水素基としては
メチル、エチル、フェニル等が好ましく例示でき、特に
メチルが好ましい。他の成分としては二官能性のオルガ
ノシロキリンが例示される。

かかるシリコン樹脂粒子は真球状であるほど好ましく、
体積形状係数値で０．４０〜π／６、更には、０．４８
〜π／６であることが好ましい。更に、粒度分布がシャ
ープなほど好ましい。

本発明において第１成分の不活性粒子（八）は、ぞの平
均粒径が０．０１〜１μｍであるものであるが、平均粒
径は更に０．０５〜０．８μｍでおることが好ましい。

一方、第２成分のシリコン樹脂粒子（Ｂ）はその平均粒
径が不活性粒子（Ａ）の平均粒径より大きくかつ０．５
〜４μｍであるものであるが、平均粒径は更に０．６〜
２μｍ　、特に０．８〜２．０　μｍであることが好ま
しい。更に不活性粒子（Ａ）の含有量はポリエステルに
対し０．００５〜１．０重量％であるが、更には０．０
１〜０．５重ω％が好ましい。一方、シリコン樹脂粒子
（８）の含有量はポリ１ステルに対し０．００５〜１重
量％であるが、更には０．０３〜０．５重量％が好まし
い。

不活性粒子（Ａ）或いはシリコン樹脂粒子（Ｂ）の含有
量が少すぎると、大小２種の粒子を用いる相乗効果が得
られツ゛′、巻回性、つぶれ性等の加工性が低下し、更
にまた、プレス後の素子の端面に空隙が生じ、メタリコ
ンエ捏でその空隙に金属粒子が侵入し、製品の絶縁抵抗
や誘電正接等の劣化がおこるので好ましくない。一方、
不活性粒子（Ａ）の含有量か多すぎるとポリマー中の小
さい粒子そのもの又はそれのまわりのボイドが多くなり
、絶縁破壊電圧が低下する。またシリコン樹脂粒子（８
）の含有量が多すぎるとやはり絶縁破壊電圧。

絶縁破壊異常率が増大するので好ましくない。更にまた
不活性粒子（Ａ）の平均粒径がｏ、　ｏｉμｍ未満であ
るとその添加効果が発現せず、つぶれ性が低下し、一方
１μｍより大きいと電気的性質が低下するので、好まし
くない。更にまたシリコン樹脂粒子（Ｂ）の平均粒径が
０．５μｍ未満であると、フィルム表面に比較的大きい
突起をつけてフィルムの滑り性をよくするという目的が
達成されず、巻回性等の加工性が悪くなり、一方４μｍ
より大きいとやはり電気的性質が低下プるので、好まし
くない。

本発明において、不活性粒子（Ａ）の添加或いは生成時
期、及びシリコン樹脂粒子（Ｂ）の添加時期は、ポリエ
ステル重合前でもよく、重合反応中でもよく、また重合
終了後ペレタイズする時に押出機中で混練させてもよく
、更にシート状に熔融押出しする際に添加し、押出機中
で分散して押出してもよいが、重合前に添加、含有させ
るのが好ましい。

不活性粒子（Ａ）及びシリコン樹脂粒子（Ｂ）を含有さ
せる方法としては公知の任意の方法を用いることができ
る。例えばポリエチレンテレフタレートの製造において
は、不活性粒子（Ａ）とシリコン樹脂粒子（Ｂ）とを−
緒に或いは別々にエヂレングリコールに分散させ、更に
超音波振動等を行って均一分散させたものを用いて、ポ
リエチレンテレフタレートの重合前に添加するのが好ま
しい。

本発明におＣプるポリエステルフィルムは二軸配向フィ
ルムである。該フィルムは二軸方向（例えば縦及び横方
向）に、それぞれ延伸倍率２倍以上で延伸したものが好
ましい。二軸方向の延伸倍率は相等しくしても、等しく
なくてもよい。また該フィルムは単一、膜であっても、
積層フィルムであってもよい。

このポリエステルフィルムは、例えば通常の押出温度、
即ち、融点（Ｔｍ）以上（Ｔｍ＋７０）　’Ｃ以下の温
度で熔融押出させた固有粘度［η］が０．３５〜１．０
のポリエステル未延伸フィルムを、ポリエステルの二次
転移点（Ｔｇ）以上（Ｔ（Ｊ−１−７０＞　’Ｃ以下の
温度で縦或いは横方向に２．５〜５．０倍の延伸倍率で
延伸し、次いで前記延伸方向と直角方向（前記延伸方向
が縦方向であるならば今度は横方向）に１９〜（１ｇ＋
７０）　℃の温度で２．５〜５．０倍の延伸倍率で延伸
する（延伸はこのような逐次二軸延伸であってもよく、
また同時二軸延伸であってもよく、その製造法は特に限
定されない。）と得られる。

このようにして得られた二軸配向フィルムは（Ｔ’（＋
＋７０）℃以上Ｔｍ以下で１〜６０秒間熱固定するのが
通例である。

かくして得られるポリエステルフィルムは、その内部に
平均粒径の異る２種の粒子を含有し、表面には比較的大
きい突起とより小さい突起が存在するにもかかわらず、
従来のフィルムにみられるボイド特に大きい粒子に起因
する小イドが実質的にないという特徴を有する。これは
、シリコン樹脂粒子（８）がポリエステルに対して大き
い観相性を有することによると推測される。更に、該シ
リコン樹脂粒子（８）はそれ自体が優れた電気絶縁性を
有するから、該粒子を添加しても絶縁破壊電圧の低下、
絶縁欠陥の増大等を起さないという利点を有する。

ポリエステルフィルムを用いてのコンデンサーの製造は
従来から知られている方法で行うことができる。

本発明のコンデンサーは上述した特徴、利点を有するポ
リエステルフィルムを誘電体としたものであり、電気的
性質に優れ且つ品質のバラツキの少い、優れたコンデン
サーである。

［実施例］ 以下、実施例を掲げて本発明を更に説明する。

なお、本発明にお（プる種々の物性値及び特性は以下の
如く測定されたものであり、また定義される。

（１）粒子の平均粒径 島津製作所ＣＰ−５０形セントリフニゲル　パーティク
ル　サイズ　アナライザー（Ｃｅｎｔｒｉ−ｆｕｇａｌ
　Ｐａｒｔｉｃｌｅ　５ｉｚｅ　Ａｎａｌｙｚｅｒ）を
用いて測定した。得られた延伸沈降曲線を基に算出した
各粒径の粒子とその存在量との累積曲線から、５０マス
　パーセント（ｍａｓｓ　ｐｅｒｃｅｎｔ）に相当する
粒径を読み取り、この値を上記平均粒径とする（「粒度
測定技術Ｊ日刊工業新聞社発行、　１９７５年２頁２４
２〜２４７参照）。

（２）体積形状係数（ｆ） 走査型電子顕微鏡によりシリコン樹脂微粒子の写真を５
０００倍で１０視野囮影し、画像解析処理装置ルーゼツ
クス５００　　（日本レギュレーター製）を用いて最大
径の平均値を各視野毎に算出し、更に１０視野の平均値
を求め、Ｄとする。

上記（１）項で求めた粒子の平均粒径ｄを用いπ て粒子の体積をＶ＝−ｄ３によって算出し、形状係数ｆ
を次式により算出する。

ｆ＝Ｖ／Ｄ３ 式中Ｖは粒子の体積（μｍ３）、Ｄは粒子の最大径（μ
ｍ）を表わす。

（３）固有粘度（［η］） ０−クロロフェノールを溶媒として用い、２５℃で測定
した値、単位は１００ｃｃ／（Ｊである。

（４）フィルム表面粗さくＲａ） 中心線平均粗さくＲａ）としてＪＩＳ−８０６０１ｔ’
定義される値であり、本発明では■小板研究所の触針式
表面粗さ計（ＳＵＲＦＣＯＩ？ＤＥＩ？　５Ｅ−３０Ｃ
）を用いて測定する。測定条件等は次の通りである。

（ａ）触針先端半径：２μｍ （ｂ）測定圧力　　：　３０ｍｇ （Ｃ）カットオフ　：０．２５ｍｍ −（ｄ）測定長　　　＝２．５ｍｍ （ｅ）データーのまとめ方 同−試料について５回繰返し測定し、最も大きい値を１
つ除き、残り４つのデーターの平均値の少数点以下４桁
目を四捨五入し、少改点以下３桁目まで表示する。

（５）絶縁破壊電圧及び絶縁破壊異常率絶縁破壊電圧は
ＪＩＳ−Ｃ−２３１８に示される方法で測定する。ｎ＝
１００の平均値を採用し、この平均値の１７３以下の値
を示すものの割合（％）を絶縁破壊異常率とする。

（６）熱収縮率 フィルム試料の大きさ３５０ｍｍ　ｘ３５０ｍｍのもの
の縦及び横方向につき中央部に３００ｍｍの距離をおい
て標点を付ｔす、１５０℃に設定したテスター産業製熱
風式恒温槽内に試料１０枚を無緊張下につりさげ、２時
間保持後取り出し、標点間の距離を再び測定し、熱収縮
率を下記の式により算出し、ｎ＝１０の平均値で表わす
。

ｏ　−１ 熱収縮率（％）　＝　−Ｘ　１００ （７）蒸着加工性の評価 フィルム巾５００ｍｍ　、巻長さ２０．０００ｍの原フ
ィルムに対してアルミニウム蒸着をアルミニウムＩＴ！
度９９．９９％、蒸着源温度１４００’Ｃ，蒸発面とフ
ィルム面との距離３５０ｍｍ　、入射角４０°、真空度
５　ｘ　１０−５　Ｔｏｒｒ、蒸着速度３００　ｍ／’
ｍ　ｍ　、蒸着テンション２０ｋ（］、蒸着厚さ１００
ｍμの条件でアルミニウム蒸着を行い、原フィルムの蒸
着加工性について蒸着加工時に横しわが全く発生しない
ものを◎、やや横しわが発生するが蒸着斑や蒸着後のス
リット不良までには到らないものをＯ２横しわ、あるい
は場合により縦しわが発生し、蒸着斑や蒸着後のスリブ
（・不良が頻繁に起こり、使用に供し得ないものを×と
する。

（８）素子端面不揃い、及び偏平化後の素子端面形状の
評価 ４〜１２μのフィルムをアルミニウム蒸着し、２０ｍｍ
ｒｌ〕にスリットしたものを、外径３ｍｍの巻芯に巻張
力４０９１巻取速１ｉ３０ｃ＋ｎ／ｓｅｃで４ｍの長さ
を巻回した素子を作り、素子端面不揃いについては、端
面が全て完全に揃っているものをＯとし、一部にやや不
揃いのものもあるがその程度も小で、実用上何ら差支え
ないものを△、使用できないものを×とする。

該素子をプレスにより偏平につぶした時の偏平化後の素
子端面形状評価は、フィルム層間が一直線で均一につぶ
れて隙間のないものをＯｌ一部に僅かの隙間が認められ
るが実用上何ら問題のないものをΔ、つぶれが不均一で
フィルム層間に隙間ができて使用できないものを×とす
る。

（９）総合評価 つぶれ性２巻回性等の取扱い作業性、蒸着加工性、絶縁
破壊電圧及び絶縁破壊異常率等の電気特性について総合
的に評価して、いずれも良好なものを◎、若干劣る面を
有するが実用上問題ないもの○、実用上問題のあるもの
を△、使用に耐えないものをＸとする。

比較例１〜７ ジメチルテレフタレートとエヂレングリコールを、ニス
デル交換触媒として酢酸マンガンを、重合触媒として三
酸化アンチモンを、安定剤として亜燐酸を、更に滑剤（
添加粒子）として第１表に示すものを用いて、エステル
交換および重縮合を行ない、固有粘度（［η］）０．６
５のポリエチレンテレフタレートを得た。

なお、上記滑剤はエヂレングリコールに添加し、超音波
分散処理して１ｑられたグリコール分散液として添加し
た。

このポリエチレンテレフタレートのペレットを１７０°
Ｃ，３時間乾燥後押出機ホッパーに供給し、溶融温麻２
８０〜３００℃で溶融し、この溶融ポリマーを開度ｌｌ
ｌ１ｍのスリット状ダイを通して表面仕上げ０．３Ｓ程
度、表面温度２０°Ｃの回転冷却ドラム上に押出成形し
、８０μｍの未延伸フィルムを得た。

このようにして得られた未延伸フィルムを７５°Ｃに予
熱し、更−に低速、高速のロール間で１５ｍｍ上方より
９００°Ｃの表面温度のＩＲヒーター１本にて加熱し、
縦方向に３．６倍に延伸後急冷し、続いてステンターに
供給し１０５°Ｃにて横方向に３，７倍に延伸した。（
ｑられた二軸延伸フィルムを２２０℃の温度で５秒間熱
固定し、厚み６μｍの熱固定二軸配向フィルムを得た。

このフィルムを用いて蒸着フィルムコンデンサーを製造
した。

上記フィルムの１５０　’Ｃ，３０分間における熱収縮
率は縦方向１．５％、横方向１．７％であった。

更に仙の特性を第１表に示す。

実施例１〜４ 滑剤（添加粒子）を第２表に示したものに変更する以外
は比較例１〜７と同様に行なってポリエチレンテレフタ
レートのペレットをｊｑた。該ペレットを用いる以外は
比較例１〜７と同様に行なって、厚み６μ＋ｎの熱固定
二軸配向フィルムを得た。

更にこのフィルムを用いて蒸着フィルムコンデンサーを
製造した。

このフィルムおよびコンデンサーの特性を第２表に示す
。

これら実施例で得たフィルムおにびコンデンサーはいず
れも優れた品質のものであった。

なお、シリコン樹脂粒子のＲはメチルである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　厚み１．４〜１６μｍの二軸配向ポリエステルフィル
   ムを誘電体とするコンデンサーにおいて、該フィルムを
   構成するポリエステル中に平均粒径が０．０１〜１μｍ
   である不活性粒子（Ａ）を０．００５〜１重量％、及び
   平均粒径が粒子（Ａ）より大きくかつ０．５〜４μｍで
   あるシリコン樹脂粒子（Ｂ）を０．００５〜１重量％含
   有せしめたことを特徴とするコンデンサー。