KR20190042498A - 폴리프로필렌 필름 롤 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 폴리프로필렌 수지를 주성분으로 하는 폴리프로필렌 필름이고, 폴리프로필렌 필름을 코어에 감아 이루어지는 필름 롤이며, 롤 최표층의 평균 경도가 84.0∼94.0°이고, 또한 롤 최표층의 폭 방향의 경도 불균일이 ± 2.0°이하인 폴리프로필렌 필름 롤에 관한 것이다.
콘덴서 제조 공정에 있어서 권취 변위, 필름 절단, 마진 정밀도 등의 공정 문제를 해결하고, 생산성을 양호하게 가공하는 것을 가능하게 하는 콘덴서용 폴리프로필렌 필름 롤을 제공한다.
콘덴서 제조 공정에 있어서 권취 변위, 필름 절단, 마진 정밀도 등의 공정 문제를 해결하고, 생산성을 양호하게 가공하는 것을 가능하게 하는 콘덴서용 폴리프로필렌 필름 롤을 제공한다.
Description
본 발명은, 폴리프로필렌 필름 롤에 관한 것이고, 상세하게는, 콘덴서 용도에 있어서, 특히 증착 콘덴서를 제작하는 경우에, 증착 공정에서의 문제를 방지할 수 있고, 각 콘덴서 제조에 있어서 가공성이 더 우수한 폴리프로필렌 필름 롤에 관한 것이다.
폴리프로필렌 필름은 투명성, 기계 특성, 전기 특성 등이 우수하므로, 포장 용도, 테이프 용도, 케이블 래핑나 콘덴서를 비롯한 전기 용도 등의 다양한 용도로 이용되고 있다.
이 중에서도 콘덴서 용도로서는, 그 우수한 내전압 특성, 저손실 특성으로부터 직류 용도, 교류 용도에 한정되지 않고 고전압 콘덴서용에 특히 바람직하게 이용되고 있다. 최근에서는, 각종 전기 설비가 인버터화되고 있고, 그에 따라 콘덴서의 소형화, 대용량화의 요구가 한층 강해지고 있다. 그와 같은 시장, 특히 자동차 용도(하이브리드카 용도 포함함)나 태양광 발전, 풍력 발전 용도의 요구를 받아, 폴리프로필렌 필름의 내전압성을 향상시키고, 생산성, 가공성을 유지시키면서, 필름을 박막화해 가는 것이 필수적인 상황으로 되어 오고 있다.
또한 최근, 전자기기 등의 발달, 소형화에 따라서, 전해 콘덴서에 필적하는 대용량의 필름 콘덴서를 저가로 얻는 요구가 커지고 있다. 필름 콘덴서의 대용량화는, 즉 유전체인 필름의 박막화 및 대면적화이고, 종래보다 얇은 필름을 보다 높은 생산성으로 제조하고, 보다 높은 가공성으로 콘덴서를 가공하는 기술이 필수적인 상황이다. 또한, 코스트 다운의 관점에서 필름 롤의 광폭화, 장척화가 진행된 결과, 콘덴서 제조 공정, 특히 진공 증착 하에서, 필름 롤로부터 필름을 풀어낼 때의 권취 변위(winding displacement)이나, 주행 시의 롤러 사이에서의 필름 사행, 주름, 마진 정밀도 불량 등의 각종 문제가 일어나고, 최종 제품의 수율을 현저하게 악화시켰다. 특히 진공 증착 시의 필름 롤의 권취 변위, 주름의 발생이 큰 문제가 되었다.
이것은, 가공하지 않은 원단(증착 전의 필름 롤) 제조 공정과 증착 가공 공정의 환경 변화에 기인한다. 즉, 가공하지 않은 원단 제조 공정은 1기압의 대기압 하에서 제조되었기 때문에, 제품 롤 내에 1기압의 공기를 말려들게 하고 있어, 이것이 증착 챔버 내에서 감압 분위기에 노출됨으로써 공기가 팽창하여 필름의 층간 틈을 넓히고, 필름의 권취 장력과의 밸런스가 불안정해져 권출 중에서의 필름 사행, 주름의 발생 원인으로 된다. 이 공기의 팽창력은 외부와의 압력차, 즉 약 1기압의 압력차에 상당하는 것이다. 이 팽창력에 의해 가공 장치 내에서 필름의 권취 장력과의 밸런스가 무너지고, 필름에 기계적인 폭 방향의 차이가 생겨, 필름 사행이나 주름의 발생이라는 현상이 일어나면, 심해지면 증착 가공을 할 수 없게 되거나, 주름에 의해 증착품의 현저한 품위 저하로 된다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 폴리프로필렌 필름 롤의 내층 경도(硬度)를 특정 범위 내로 하는 것(예를 들면, 특허문헌 1)이 제안되고 있다. 또한, 폭 방향에서의 롤 직경을 특정 범위 내로 하는 것(예를 들면, 특허문헌 2) 등이 제안되고 있다.
그러나, 특허문헌 1이나 특허문헌 2의 제안에서는, 최근의 고정밀도의 송출이 요구되는 콘덴서 제조 공정, 증착 공정 등에 있어서, 필름 폭 방향의 경도차를 해소할 수 없어, 필름 사행이나 반송 주름이라는 문제 해결에는 미흡하였다.
게다가, 증착 필름에서는 마진이라고 불리는 증착되지 않는 부분에 의해 칸막이된 증착 레인이 다수 형성되어 있고, 특히 최근 이 마진 부분(비증착 부분)의 폭이 좁게 되어 있어, 이 부분의 정밀도가 증착품의 품질 레벨을 결정하는 데에 이르고 있다. 이들 마진은, 테이프나 오일(마진 형성 재료)에 의해 부분적으로 증착을 막고 형성되므로, 증발 공정(증착 장치 내)에 있어서 피증착 필름 및 마진 형성 재료가 변동되거나 형성되어 있다는 경우가 없으면 완성된 마진은 변동, 형성 불량이 없다. 그러나, 전술한 바와 같이 고정밀도의 마진을 형성하기 위해서는 고정밀도의 송출, 권취가 요구되기 때문에, 풀어내는 필름의 미소한 변동(사행·주름)이 문제가 되는 경우가 있다. 증착 후에 슬리팅(slitting)하고, 그 후 권취, 또는 적층하여 콘덴서를 제조했을 때 설계대로의 용량을 가지고, 또한 정상인 전극을 형성시키기 위해서는 고정밀도의 증착 폭과 마진 폭을 가진 릴에 감아 올리는 것이 필요하고, 이를 위해서는 상기 마진 정밀도를 달성하는 것이 매우 중요하게 된다.
본 발명의 과제는, 상기한 문제점을 해결하는 것에 있다. 즉, 증착 콘덴서를 제작하는 경우에, 증착 공정에서의 필름 롤의 권취 변위나 세로 주름, 반송 중에서의 사행 등의 문제를 방지할 수 있고, 또한 각 콘덴서 제조에 있어서 가공성이 우수한 폴리프로필렌 필름 롤을 제공하는 것에 있다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤은, 다음 구성을 갖는다. 즉,
폴리프로필렌 필름을 코어에 감아 이루어지는 필름 롤으로서, 롤 최표층의 평균 경도가 84.0∼94.0°이고, 또한 롤 최표층의 폭 방향의 경도 불균일이 ± 2.0° 이내인 폴리프로필렌 필름 롤이다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤은, 폴리프로필렌 필름 중 적어도 편면의 최대 산 높이(SRp)가 0.4∼2.0㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤은, 롤 최표층으로부터 코어까지 직경 방향의 거리를 L로 했을 때, 롤 최표층으로부터 0, L/5, 2L/5, 3L/5, 4L/5의 거리에 있어서의 롤 폭 방향 평균 경도를 각각 H(0), H(L/5), H(2L/5), H(3L/5), H(4L/5)로 했을 때, 식(1)∼식(4)를 만족시키고,
1.00<H(L/5)/H(0)≤1.02 식(1)
1.00<H(2L/5)/H(L/5)≤1.02 식(2)
1.00<H(3L/5)/H(2L/5)≤1.02 식(3)
1.00<H(4L/5)/H(3L/5)≤1.02 식(4)
또한 롤 최표층으로부터 L/5, 2L/5, 3L/5, 4L/5 지점에 있어서의 폭 방향의 경도 불균일이 ± 2.0° 이내인 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤은, 롤 최표층으로부터 코어까지 직경 방향의 거리 L이 20∼300㎜인 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤은, 폴리프로필렌 필름의 80℃ 열수축률이, 길이 방향에 대하여 0.4∼2.0%, 폭 방향에 대하여 -0.5∼0.5%인 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤은, 한쪽 면과 반대면을 중첩시켰을 때의 공기 누설 지수가 100∼1,500초인 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤은, 공기 함유율이 0.1∼8.0%인 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤은, 폴리프로필렌 필름 중 적어도 한쪽 표면의 표면 거칠기(중심면 평균 거칠기) SRa가 0.01∼0.05㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤은, 마이크로미터법에 의한 필름 두께가 0.5∼7.0㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤은, 필름 길이가 20,000m 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤은, 필름 폭이 500㎜ 이상 1,050㎜ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤은 콘덴서용인 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤을 콘덴서용 유전체로서 사용한 경우, 증착 가공 공정이나 콘덴서 제조 공정에 있어서, 가공성이 우수할 뿐만 아니라, 내전압성도 우수하여, 콘덴서용 유전체로서 바람직하게 사용할 수 있다.
이하, 보다 상세하게 본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤에 대하여 설명한다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름은, 폴리프로필렌 수지를 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 폴리프로필렌 수지로서는, 후술하는 공중합체나 분기쇄형 폴리프로필렌도 포함되어도 된다. 그리고, 본 발명에 있어서 「주성분」이란, 특정한 성분이 전성분 중에 차지하는 비율이 50 질량% 이상인 것을 의미하고, 보다 바람직하게는 80 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 90 질량% 이상, 특히 바람직하게는 95 질량% 이상이다. 폴리프로필렌 수지 이외의 성분으로서는, 후술하는 산화 방지제나 윤활제라는 첨가제를 들 수 있다.
이러한 폴리프로필렌 수지로서는, 주로 프로필렌의 단독 중합체를 사용해도 되지만, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서 다른 불포화 탄화수소를 공중합한 폴리프로필렌 공중합체를 사용해도 되고, 프로필렌의 단독 중합체와 다른 중합체와의 혼합물을 사용해도 된다. 상기 폴리프로필렌 공중합체의 공중합 성분으로서는, 예를 들면 에틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 3-메틸펜텐-1,3-메틸부텐-1,1-헥센, 4-메틸펜텐-1,5-에틸헥센-1,1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-헵타데센, 1-옥타데센, 1-에이코센, 비닐시클로헥센, 스티렌, 알릴벤젠, 시클로펜텐, 노보넨, 5-메틸-2-노보넨 등을 들 수 있다. 상기의 혼합해야 할 다른 중합체로서는, 프로필렌 이외의 불포화 탄화수소의 단독 중합체나 프로필렌을 포함하는 불포화 탄화수소의 공중합체를 사용할 수 있다. 내전압 특성, 치수 안정성의 관점에서, 공중합량은 1mol% 미만으로 하는 것이 바람직하다. 혼합량은 20 중량% 미만으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름을 구성하는 폴리프로필렌 수지로서는, 냉 크실렌 가용부(이하, CXS)가 5 질량% 이하인 것이 바람직하다. 여기서 CXS란, 필름을 135℃의 크실렌으로 완전 용해시킨 후, 20℃에서 석출시켰을 때, 크실렌 중에 용해되어 있는 폴리프로필렌 성분을 말하고, 입체 규칙성이 낮고, 분자량이 낮은 등의 이유에 의해 결정화하기 어려운 성분에 해당되고 있다고 생각된다. 폴리프로필렌 수지의 CXS는 5 질량% 이하이면 보다 바람직하고, 3질량% 이하이면 더욱 바람직하고, 1질량% 이하이면 특히 바람직하다. CXS가 5 질량%를 넘을 경우, 폴리프로필렌 필름의 내전압 특성이나 치수 안정성이 뒤떨어지는 경우가 있다. 폴리프로필렌 수지의 CXS를 상기의 범위 내로 하기 위해서는, 수지를 얻을 때의 촉매 활성을 높이는 방법, 얻어진 수지를 용매 또는 프로필렌 모노머 자체로 세정하는 방법 등이 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름을 구성하는 폴리프로필렌 수지의 메소펜타드 분율은, 고온 시의 열수축 특성의 관점에서 95% 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 97% 이상이다. 메소펜타드 분율은 핵자기 공명법(NMR법)으로 측정되는 폴리프로필렌 수지의 결정상의 입체 규칙성을 나타내는 지표이고, 이 수치가 높은 것일수록 결정화도가 높고, 융점이 높아지고, 특히 고온에서의 증착 가공성의 관점에서 바람직하다. 이와 같은 입체 규칙성이 높은 수지를 얻기 위해서는, n-헵탄 등의 용매로 얻어진 수지 파우더를 세정하는 방법이나, 촉매 및/또는 조촉매의 선정, 조성의 선정을 적절하게 행하는 방법 등이 바람직하게 채용된다. 메소펜타드 분율이 상기 바람직한 범위의 경우에는 내전압 특성이나 치수 안정성이 우수하다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름을 구성하는 상기 폴리프로필렌 수지의 용융 유동 지수(이하, MFR, 단위는 g/10분)는 JIS K 7210(1995)의 조건 M(230℃, 2.16kg)에 준거하여 측정한 경우에, 1.0∼10g/10분인 것이 바람직하고, 1.5∼8g/10분이면 보다 바람직하고, 2.0∼5g/10분이면 더욱 바람직하다. 폴리프로필렌 수지의 MFR이 상기 바람직한 범위인 경우, 제막성(製膜性)이 우수하고 안정적으로 폴리프로필렌 필름을 얻을 수 있는 한편, 내전압 특성도 우수하다. 폴리프로필렌 수지의 MFR을 상기의 범위 내로 하기 위해서는, 평균 분자량이나 분자량 분포를 제어하는 방법 등이 바람직하게 채용된다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤은, 상기의 폴리프로필렌 필름을 코어에 감아 이루어지는 필름 롤이다. 본 발명의 필름 롤에 사용하는 코어(원통형 코어)는, 변형이 적은 플라스틱제, 섬유 강화 플라스틱제, 금속제가 바람직하고, 강도의 관점에서 섬유 강화 플라스틱을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 섬유 강화 플라스틱 코어로서는, 예를 들면 탄소 섬유 또는 유리 섬유를 권취하여 원통형으로 하고, 이것에 불포화 폴리에스테르 수지와 같은 열경화성 수지를 함침시키고, 경화시킨 수지 함침 타입의 코어 등을 들 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤은, 롤 최표층의 평균 경도가 84.0∼94.0°이다. 보다 바람직하게는 86.0∼92.0°이고, 더욱 바람직하게는 88.0∼90.0°이다. 롤 최표층의 평균 경도가 84.0° 미만에서는 롤이 지나치게 부드럽기 때문에, 운반 시 등에 권취 붕괴가 발생하는 경우가 있다. 94.0°를 넘으면 단단하게 감김으로써, 권출 시에 필름 층간에서 블로킹이 생기고, 권출 시의 필름 박리가 안정되지 않아 필름 절단의 원인이 되는 경우가 있다. 롤 최표층의 평균 경도를 상기 범위 내로 하기 위해서는, 전술한 폴리프로필렌 수지를 사용하여, 후술하는 바와 같이 필름 제막 시의 냉각 드럼 조건, 연신 조건을 특정한 조건으로 하고, 필름 표면 상태를 제어하는 것, 및 슬릿 조건을 특정한 조건으로 함으로써 달성할 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤은, 롤 최표층의 경도 불균일이 ± 2.0° 이내이다. 보다 바람직하게는 ± 1.5° 이내이고, 더욱 바람직하게는 ± 1.0° 이내이다. 롤 최표층의 경도 불균일이 ± 2.0°를 넘으면, 증착 시에 가공 장치 내에서 공기가 팽창하여 필름의 층간 틈을 넓히지만, 폭 방향으로 필름의 권취 장력과의 밸런스가 불안정해져, 필름에 기계적인 폭 방향의 차가 생기고, 필름 사행이나 주름의 발생이라는 현상이 일어나고, 불량율이 증가하는 경우가 있다. 롤 최표층의 경도 불균일을 ± 2.0° 이내로 하기 위해서는, 전술한 폴리프로필렌 수지를 사용하여, 후술하는 바와 같이, 필름 제막 시의 냉각 드럼 조건, 연신 조건을 특정한 조건으로 하고, 필름 표면 상태를 제어하는 것, 및 슬릿 조건을 특정한 조건으로 함으로써 달성할 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤은, 폴리프로필렌 필름 중 적어도 편면의 최대 산 높이 SRp가 0.4∼2.0㎛인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.5∼1.7㎛이고, 더욱 바람직하게는 0.6∼1.4㎛이다. 최대 산 높이 SRp가 상기 바람직한 범위인 경우, 적절한 공기 함유율을 유지할 수 있고, 또한 평활면으로는 되지 않으므로 블로킹이나 권취 변위, 사행이 생기기 어렵고, 한편, 권취 후에 필름 내부가 필름에 걸리는 압력에 의해 감아 조여졌을 때, 조대(粗大) 돌기가 존재하지 않으므로, 접촉하고 있는 필름에 전사되어, 미세 요철이 생길 우려도 없다. 또한, 실제 두께가 얇아지지 않으므로, 내전압성이 악화되는 일도 없다. 적어도 편면에 있어서 상기 범위 내의 최대 산 높이 SRp로 하면, 적절한 공기 함유율을 유지할 수 있고, 가공성이 향상된다. 특히 최대 산 높이 SRp가 양면 모두 상기 범위를 만족시키는 경우, 반송 롤과의 미끄러짐성도 양호하게 되므로, 가공성이 우수한 결과로 되어 보다 바람직하다. 최대 산 높이 SRp를 0.4∼2.0㎛의 범위 내로 하기 위해서는, 전술한 폴리프로필렌 수지를 사용하여, 후술하는 바와 같이, 필름 제막 시의 종연신 공정, 횡연신 공정을 특정한 조건으로 함으로써 달성할 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤은, 롤 최표층으로부터 코어까지의 직경 방향의 거리를 L로 하고, 롤 최표층으로부터 0, L/5, 2L/5, 3L/5, 4L/5의 거리에 있어서의 롤 폭 방향의 평균 경도를 각각 H(0), H(L/5), H(2L/5), H(3L/5), H(4L/5)로 했을 때, 하기 식을 만족시키는 것이 바람직하다.
1.00<H(L/5)/H(0)≤1.02
1.00<H(2L/5)/H(L/5)≤1.02
1.00<H(3L/5)/H(2L/5)≤1.02
1.00<H(4L/5)/H(3L/5)≤1.02
보더 바람직하게는 하기 식을 만족시키는 경우이다.
1.00<H(L/5)/H(0)≤1.01
1.00<H(2L/5)/H(L/5)≤1.01
1.00<H(3L/5)/H(2L/5)≤1.01
1.00<H(4L/5)/H(3L/5)≤1.01
상기 식에서 H(L/5)/H(0), H(2L/5)/H(L/5), H(3L/5)/H(2L/5), H(4L/5)/H(3L/5)가 상기 바람직한 범위인 경우, 외층 경도가 내층 경도보다 높아지지 않으므로, 내층 필름이 찌부러져 변형되는 일은 없고, 내부에서 주름이 들어가지 않는다. 또한, 내층은 외층으로부터 감아 조임의 압력이 커지지 않고, 내층 필름이 찌부러져 변형되는 일도 없다. 한편, 내층 경도가 높아지지 않고, 내층에서 주름이나 늘어짐(sagging)이 생기기 어렵고 가공성이 우수하다. 상기의 범위 내로 하기 위해서는, 전술한 폴리프로필렌 수지를 사용하여, 후술하는 바와 같이, 필름 제막 시의 슬릿 공정을 특정한 조건으로 함으로써 달성할 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤은, 롤 최표층으로부터 L/5, 2L/5, 3L/5, 4L/5 지점에 있어서의 폭 방향의 경도 불균일이 각각 ± 2.0° 이내인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 ± 1.5° 이내이고, 더욱 바람직하게는 ± 1.0° 이내이다. 롤 최표층으로부터 L/5, 2L/5, 3L/5, 4L/5 지점에 있어서의 폭 방향의 불균일이 상기 바람직한 범위이면, 증착 시에 가공 장치 내에서 밸런스가 무너지기 어려우므로, 필름에 기계적인 폭 방향의 차이가 생기기 어렵고, 필름 사행이나 주름의 발생이 일어나지 않아, 불량율이 증가하는 일이 없다. 폭 방향의 경도 불균일을 상기의 범위 내로 하기 위해서는, 전술한 폴리프로필렌 수지를 사용하여, 후술하는 바와 같이, 필름 제막 시의 종연신 공정, 횡연신 공정, 슬릿 조건을 특정한 조건으로 함으로써 달성할 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤은 콘덴서의 수요, 생산성의 관점에서, 롤 최표층으로부터 코어까지의 직경 방향의 거리 L이 20∼300㎜를 만족시키는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 50∼280㎜를 만족시키고, 더욱 바람직하게는 90∼240㎜이다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름은, 80℃, 15분의 처리 조건에 있어서의 길이 방향(필름 제막 시에 필름이 흐르는 방향)의 열수축률이 0.4∼2.0%인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.5∼1.5%이다. 80℃의 열수축률은 권취 후의 필름 수축과 관계되어 있고, 길이 방향의 열수축률이 상기 바람직한 범위인 경우, 감아 조임이 지나치지 않으므로, 주름이나 늘어짐이 발생하기 어려운 한편, 감아 조임이 적당하고, 필름 층간의 공기 빠짐이 양호하기 때문에, 증착 가공 시에 필름의 사행 등이 발생하기 어렵다. 또한, 폭 방향(길이 방향과 필름 평면 상에서 직교하는 방향)의 열수축률이 -0.5∼0.5%인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 -0.4∼0.4%이다. 폭 방향의 열수축률이 상기 바람직한 범위인 경우, 권취 후에 폭 방향의 필름 단면(端面)의 불균일이 생기기 어렵고, 증착 가공 시에 필름 절단을 일으키기 어렵다. 80℃, 15분의 처리 조건에서의 길이 방향 및 폭 방향의 열수축률을 모두 상기의 범위 내로 하기 위해서는, 전술한 폴리프로필렌 수지를 사용하여, 후술하는 바와 같이, 필름 제막 시의 횡연신 공정을 특정한 조건으로 함으로써 달성할 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름은, 한쪽 면과는 반대 측의 표면을 겹쳤을 때의 공기 누설 지수는 100∼1,500초인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 200∼900초이다. 필름의 공기 누설 지수가 상기 바람직한 범위이면, 필름 층간의 접촉이 적당하고, 권취 시에 돌기의 전사나 주름이 생기기 어려운 한편, 필름 층간에 말려든 공기를 배제할 수 있어, 권취 시에 권취 변위가 발생하기 어렵다. 공기 누설 지수를 상기의 범위 내로 하기 위해서는, 전술한 폴리프로필렌 수지를 사용하여, 후술하는 바와 같이, 필름 제막 시의 냉각 드럼 조건, 연신 조건을 특정한 조건으로 하고, 필름 표면 상태를 제어함으로써 달성할 수 있다.
또한, 권취 변위 방지, 마진 정밀도의 관점에서, 공기 함유율은 0.1∼8.0%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 1.0∼3.0%이다. 공기 함유율이 상기 바람직한 범위이면 필름 롤의 표층 경도가 적당하고, 권출 시에 필름 층간에서 블로킹이 일어나기 어렵고, 권출 시의 필름 박리가 안정되므로, 필름 절단이 일어나기 어려운 한편, 필름 층간의 공기량이 적당하여 진공 증착 시의 권취 변위나 주행 중의 사행, 주름, 마진 정밀도 불량이라는 문제점이 발생하기 어렵다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름의 표면 거칠기(SRa)는, 적어도 한쪽의 표면에 있어서 0.01∼0.05㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.02∼0.04㎛이다. 필름 표면 거칠기 SRa가 상기 바람직한 범위인 경우에는, 필름 롤로 한 경우의 공기 함유율을 적정하게 제어할 수 있고, 권취 변위, 사행이라는 증착 가공성의 악화가 일어나기 어렵고, 소자 가공 시의 주름 등의 결점이 발생하지 않고 내전압성이 저하될 우려도 없는 한편, 필름 표면의 요철이 적당하고, 미끄러짐성이 양호하기 때문에, 제막 공정이나 증착 공정에서 반송 주름이 발생하기 어렵고, 권취 변위가 생기기 어렵다. 적어도 편면에 있어서 상기의 필름 표면 거칠기 SRa를 만족시키면, 적절한 공기 함유율을 유지할 수 있고, 가공성이 향상한다. 특히 필름 표면 거칠기 SRa가 양면 모두 상기 범위를 만족시키는 경우, 반송 롤과의 미끄러짐성도 양호해지고, 가공성이 우수한 결과로 되므로 보다 바람직하다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름은, 필름 두께가 0.5∼7.0㎛인 것이 바람직하다. 필름 두께는 0.8∼6.8㎛이면 보다 바람직하고, 1.2∼6.5㎛이면 더욱 바람직하다. 필름 두께가 상기 바람직한 범위인 경우, 기계 강도나 내전압 특성이 우수하고, 제막 및 가공 시에 필름 파단이 생기기 어려운 한편, 콘덴서용 유전체로서 사용했을 때 부피당 용량이 작아지기 어렵다. 필름 두께를 상기의 범위 내로 하기 위해서는, 시트를 형성할 때 수지의 토출량을 조정하거나, 드래프트비를 조정함으로써 적절하게 설정할 수 있으나, 필름 두께가 얇아지면 얇아질수록 제막 시의 필름 파단이 생기기 쉬워지기 때문에, 전술한 폴리프로필렌 수지를 사용하여, 후술하는 바와 같이 필름 제막 시의 캐스트 공정, 종연신 공정, 횡연신 공정을 특정한 조건으로 함으로써 안정적으로 제막하는 것이 가능해진다.
본 발명에 있어서, 콘덴서의 수요, 생산성의 관점에서, 필름 롤 폭(폴리프로필렌 필름의 폭)은, 500㎜ 이상 1,050㎜ 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는, 600㎜ 이상 950㎜ 이하이고, 보다 바람직하게는 620㎜ 이상 820㎜ 이하이며, 콘덴서 생산성이 더욱 향상된다. 필름 롤 폭이 상기 바람직한 범위이면, 권취 기술의 난이도를 고려해도, 생산성이 양호한 한편, 증착 효율이 우수하고, 생산성이 양호하다.
또한, 증착 가공의 효율을 향상시시키고, 생산성을 올려, 비용을 저감시키기 위해, 필름 길이는 20,000m 이상, 바람직하게는 30,000m 이상이다. 생산성의 관점과 권취 기술의 난이도를 고려하면, 더욱 바람직하게는 30,000m 이상 80,000m 미만이다. 필름 길이가 상기 바람직한 범위이면 중량이 적당하기 때문에, 취급이 용이하고, 또한 감아 조임이 적당하기 때문에, 가공 시에 주름이나 늘어짐 등의 문제점이 생기기 어려운 한편, 생산성이 악화되는 일도 없다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름은, 제막성을 향상시킬 목적으로 분기쇄형 폴리프로필렌을 함유해도 된다. 이 경우, 분기쇄형 폴리프로필렌은, 230℃에서 측정했을 때의 용융 장력(MS)과 용융 유동 지수(MFR)가, log(MS)>-0.56log(MFR)+0.74인 관계식을 만족시키는 분기쇄형 폴리프로필렌인 것이 바람직하다. 여기에서, 용융 장력(MS)의 단위는 cN이다. 230℃에서 측정했을 때의 용융 장력(MS)과 용융 유동 지수(MFR)가, log(MS)>-0.56log(MFR)+0.74인 관계식을 만족시키는 분기쇄형 폴리프로필렌을 얻기 위해서는, 고분자량 성분을 많이 포함하는 폴리프로필렌을 혼합하는 방법, 분기 구조를 가지는 올리고머나 폴리머를 혼합하는 방법, 일본공개특허 소62-121704호 공보에 기재되어 있는 바와 같이 폴리프로필렌 분자 중에 장쇄 분기 구조를 도입하는 방법, 또는 특허 제2869606호 공보에 기재되어 있는 방법 등이 바람직하게 이용된다. 구체적으로는, LyondellBasell사 제조의 "PRO-FAX"(등록상표) PF-814, Borealis사 제조의 "Daploy"(상표) HMS-PP(WB130HMS, WB135HMS 등)이 예시되지만, 이 중에서도 전자선 가교법에 의해 얻어지는 수지가 해당 수지 중의 겔 성분이 적기 때문에 바람직하게 사용된다. 그리고, 여기서 말하는 분기쇄형 폴리프로필렌이란, 카본 원자 10,000개 중에 대하여 5개소 이하의 내부 3치환 올레핀을 가지는 폴리프로필렌이고, 이 내부 3치환 올레핀의 존재는, 1H-NMR 스펙트럼의 양성자비에 의해 확인할 수 있다. 분기쇄형 폴리프로필렌은, α-핵형성제(crystal nucleation agent)로서의 작용을 가지면서, 일정 범위의 첨가량이면 결정 형태에 의한 조면 형성도 가능하게 된다. 상세하게는, 용융 압출한 수지 시트의 냉각 공정에서 생성하는 폴리프로필렌의 구결정 사이즈를 작게 제어할 수 있고, 연신 공정에서 생성하는 절연 결함의 발생을 억제하고, 내전압 특성이 우수한 폴리프로필렌 필름을 얻을 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름에 분기쇄형 폴리프로필렌을 함유시키는 경우, 함유량은 0.05∼3.0 질량%인 것이 바람직하고, 0.1∼2.0 질량%이면 보다 바람직하고, 0.3∼1.5 질량%이면 더욱 바람직하고, 0.5∼1.0 질량%이면 특히 바람직하다. 분기쇄형 폴리프로필렌의 함유량이 상기 바람직한 범위인 경우, 제막성의 향상 효과를 얻을 수 있는 한편, 폴리프로필렌 필름으로서의 입체 규칙성이 저하되지 않으므로, 내전압 특성이 우수하다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름을 구성하는 폴리프로필렌 수지에는, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서 각종 첨가제, 예를 들면 결정핵제, 산화 방지제, 열안정제, 윤활제, 대전 방지제, 블로킹 방지제, 충전제, 점도 조정제, 착색 방지제 등을 함유시키는 것도 바람직하다.
상기한 첨가제 중에서, 산화 방지제의 종류 및 첨가량의 선정은 장기 내열성의 관점에서 중요하다. 즉, 산화 방지제로서는, 입체 장해성을 가지는 페놀계의 것이고, 그 중 적어도 1종은 분자량 500 이상의 고분자량형인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면 2,6-디-t-부틸-p-크레졸(BHT: 분자량 220.4), 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)벤젠[예를 들면, BASF사 제조 "Irganox" (등록상표) 1330: 분자량 775.2], 테트라키스[메틸렌-3(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트]메탄[예를 들면, BASF사 제조 "Irganox"(등록상표) 1010: 분자량 1177.7] 등을 단독 사용, 또는 병용하는 것이 바람직하다. 이들 산화 방지제의 총 함유량은 폴리프로필렌 수지 전량에 대하여 0.03∼1.0 질량%인 것이 바람직하고, 0.1∼0.9질량%이면 보다 바람직하다. 폴리프로필렌 수지 중의 산화 방지제 함유량이 우수한 한편, 고온에서의 내전압 특성이 우수하다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름은, 적어도 편면의 표면 습윤 장력이 37∼50mN/m인 것이 바람직하고, 38∼49mN/m이면 보다 바람직하고, 39∼48mN/m이면 더욱 바람직하고, 40∼47mN/m이면 특히 바람직하다. 표면 습윤 장력이 상기 바람직한 하한 이상인 경우, 금속 증착할 때 금속과의 밀착이 충분해진다.
다음에, 본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤의 제조 방법을 이하에 설명하지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 전술한 바람직한 폴리프로필렌 수지를 단축의 용융 압출기에 공급하고, 230∼260℃의 온도에서 슬릿형상의 꼭지쇠로 압출하고, 냉각 드럼 상에서 고착화시켜 미배향 시트를 얻는다. 여기에서, 본 발명의 필름을 얻기 위해, β-결정을 적정하게 생성시킬 목적으로, 냉각 드럼의 온도 제어를 적절하게 행하는 것이 바람직하다. β-결정을 효율적으로 생성하게 하기 위해서는, β-결정의 생성 효율이 최대가 되는 수지 온도로 소정 시간 유지하는 것이 바람직하고, 이 온도는 통상은 115∼135℃이다. 또한, 유지 시간으로서는 1.5초 이상 유지하는 것이 바람직하다. 이들 조건을 실현하기 위해서는 수지 온도나 압출량, 인취 속도 등에 따라 적당히 프로세스를 결정할 수 있으나, 생산성의 관점에서는, 냉각 드럼의 직경이 유지 시간에 크게 영향을 주기 때문에, 상기 드럼의 직경은 적어도 1m 이상인 것이 바람직하다. 또한, 선정해야 할 냉각 드럼 온도로서는 전술한 바와 같이 다른 요소가 영향을 주는 때문에 어느 정도의 임의성을 포함하지만, 70∼130℃인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 90∼110℃의 범위이다. 냉각 드럼 온도가 상기 바람직한 범위이면 필름의 결정화가 지나치게 진행되지 않으므로, 나중의 공정에서의 배향이 용이하고, 필름 내에 보이드가 생기기 어려워 내절연 파괴 특성이 저하되는 일도 없다. 냉각 드럼으로의 밀착 방법으로서는 정전 인가법, 물의 표면 장력을 이용한 밀착 방법, 에어 나이프법, 프레스 롤법, 수중 캐스트법 등 중 어떠한 방법을 이용해도 되지만, 평면성이 양호하고 또한 표리의 열수축 특성이나 표면 거칠기의 제어가 가능한 에어 나이프법이 바람직하다.
다음에, 얻어진 미연신 시트를 2축 연신하고, 2축 배향시킨다. 구체적인 연신 조건으로서는, 먼저 미연신 시트를 길이 방향으로 연신하는 온도를 제어한다. 온도 제어의 방법은, 온도 제어된 회전 롤을 사용하는 방법, 열풍 오븐을 사용하는 방법 등이 있다. 먼저, 미배향 필름을 100∼150℃로 유지된 롤에 통과시켜 예열하고, 계속해서 이 시트를 110℃∼150℃의 온도로 유지하고, 이 경우, 길이 방향의 연신 배율로서 3∼7배 배향한 후, 10∼40℃의 냉각 롤에 통과시켜 실온까지 냉각한다.
종연신 냉각 후, 텐터식 연신기 입구 앞에 방사 히터(radiation heater)를 양면에 설치하고, 국소적으로 열량을 부여함으로써, 필름 표면 구조를 제어한다. 필름 최대 산 높이를 적절한 범위로 제어할 수 있는 점, 폭 방향의 균일 거칠기를 달성할 수 있는 관점에서, 방사 히터와 필름의 거리는 5∼10㎜이면 바람직하고, 6∼8㎜이면 보다 바람직하다. 방사 히터와 필름의 거리가 상기 바람직한 범위인 경우, 방사 히터와 필름이 접촉하기 어려운 한편, 필름의 표면 제어에 필요로 하는 열량을 충분히 공급할 수 있다. 다음에, 방사 히터의 출력은 6∼10kW이면 바람직하고, 7∼9kW이면 보다 바람직하다. 방사 히터의 출력이 상기 바람직한 범위이면 필름의 표면 제어에 필요로 되는 열량을 충분히 공급할 수 있는 한편, 열량 과다로 되기 어렵고, 최대 산 높이를 적절한 범위로 둘 수 있고, 또한, 열량 과다에 의한 필름 절단이 일어나기 어렵다.
다음에, 텐터식 연신기에 필름 단부를 파지시켜 도입한다. 바람직하게는 150∼170℃, 보다 바람직하게는 153∼168℃, 더욱 바람직하게는 155∼165℃로 가열하여 폭 방향으로 7∼14배, 보다 바람직하게는 9∼13배, 더욱 바람직하게는 10∼13배 연신을 행한다. 이어서, 140∼160℃의 온도에서 열고정하는 것이 바람직하다. 온도는 147∼160℃인 것이 바람직하고, 150∼160℃이면 보다 바람직하다. 또한, 열처리 시에는 필름의 길이 방향 및/또는 폭 방향으로 이완시키면서 행해도 되고, 폭 방향의 이완율을 10∼20%로 이완시키는 것이 바람직하다.
다음에, 냉각실에서 필름을 냉각한다. 폭 방향의 두께 불균일, 열치수 안정성의 관점에서, 냉각실을 세개로 칸막이하고, 냉각실 3실을 각각 냉각실 1, 냉각실 2, 냉각실 3으로 했을 때, 냉각실 1의 냉각실 온도를 110∼130℃에서 0.5초 이상, 냉각실 2의 냉각실 온도를 80∼100℃에서 0.5초 이상, 냉각실 3의 냉각실 온도를 50∼70℃에서 0.5초 이상 유지하는 것이 바람직하다. 냉각실 1, 냉각실 2, 냉각실 3의 유지 시간을 1.0초 이상인 것이 보다 바람직하다. 유지 시간이 상기 바람직한 하한 이상인 경우, 급격하게 냉각되기 어려우므로 폭 방향의 두께 불균일을 억제할 수 있고, 열치수 안정성이 양호하다.
다음에, 증착을 행하는 면에 증착 금속의 밀착성을 양호하게 하는 관점에서, 2축 연신된 폴리프로필렌 필름에 공기 중, 질소 중, 탄산 가스 중, 또는 이들 혼합 기체 중에서 처리 강도 20∼30W·min/㎡로 코로나 방전 처리를 행하고, 증착 금속의 접착성을 부여한다.
다음에, 슬릿 공정에서 필름 롤을 소정의 폭으로 하여 코어에 권취하지만, 전술한 최대 산 높이의 컨트롤과 함께 필름의 슬릿 조건이 중요하고, 슬릿 조건은, 권취 시의 장력이 2.0∼8.0kg/m인 것이 바람직하다. 권취 시의 장력은 1.0∼8.0kg/m가 바람직하고, 2.0∼7.5kg/m가 보다 바람직하고, 3.0∼7.0kg/m가 더욱 바람직하다. 권취 시의 면압이 5∼60kg/m, 슬릿 속도가 100∼500m/min이고, 오실레이션 속도 75∼125㎜/min, 오실레이션 폭 10∼400㎜라는 조건을 채용하는 것에 의해, 필름 롤 중의 공기 함유율을 0.1∼8%로 하는 것이 바람직하다. 또한, 전술한 내층 경도를 달성하기 위해서는 장력 테이퍼는 60∼80%이 바람직하고, 보다 바람직하게는 65∼75%이다. 이에 의해, 본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤을 콘덴서용 유전체로서 사용한 경우, 콘덴서 제조 공정이나 증착 공정에서, 증착 시, 슬릿 시 모두 우수한 가공성을 얻을 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예에보다 본 발명을 상세하게 설명한다. 그리고, 특성은 이하의 방법에 의해 측정, 평가를 행하였다.
(1) 냉 크실렌 가용부(CXS)
폴리프로필렌 수지 시료 0.5g을 135℃의 크실렌 100mL에 용해하여 방냉 후, 20℃의 항온 수조에서 1시간 재결정시킨 후에 여과액에 용해되어 있는 폴리프로필렌계 성분을 액체 크로마토그래피법에 의해 정량한다(Xg). 시료 0.5g의 정량값(X0g)을 이용하여 하기 식으로부터 산출하였다.
CXS(%)=(X/X0)×100
(2) 메소펜타드 분율(㎜㎜)
폴리프로필렌 수지, 또는 폴리프로필렌 필름을 시료로서 용매에 용해하고, 13C-NMR을 이용하여, 이하의 조건에 의해 메소펜타드 분율(㎜㎜)을 구하였다(참고 문헌: 신판 고분자 분석 핸드북 사단법인 일본 분석 화학회·고분자 분석 연구 간담회 편 1995년 P609∼611).
A. 측정 조건
장치: Bruker사 제조의 DRX-500
측정 핵: 13C핵(공명 주파수: 125.8MHz)
측정 농도: 10wt%
용매: 벤젠/중 오르토디클로로벤젠=질량비 1:3 혼합 용액
측정 온도: 130℃
스핀 회전수: 12Hz
NMR 시료관: 5㎜ 관
펄스 폭: 45°(4.5㎲)
펄스 반복 시간: 10초
데이터 포인트: 64K
환산 회수: 10,000회
측정 모드: 완전 디커플링(complete decoupling)
B. 해석 조건
LB(라인 브로드닝 팩터)를 1.0으로 하여 푸리에 변환을 행하고, ㎜㎜피크를 21.86ppm으로 하였다. WINFIT 소프트(Bruker사 제조)를 이용하여, 피크 분할을 행한다. 그 때, 고자장 측의 피크로부터 다음과 같이 피크 분할을 행하고, 부속 소프트의 자동 피팅을 더 행하였다. 피크 분할의 최적화를 행한 후에, ㎜㎜의 피크 분율의 합계를 구하였다. 그리고, 상기 측정을 5회 행하고, 그 평균값을 본 시료의 메소펜타드 분율(㎜㎜)로 하였다.
<피크>
(a) mrrm
(b) (c) rrrm(2개의 피크로서 분할)
(d) rrrr
(e) mrmr
(f) mr㎜+rmrr
(g) ㎜rr
(h) r㎜r
(i) ㎜mr
(j) ㎜㎜
(3) 용융 유동 지수(MFR)
JIS K 7210(1995)의 조건 M(230℃, 2.16kg)에 준거하여 측정하였다. 용융 유동 지수의 단위는 g/10분이다.
(4) 용융 장력(MS)
JIS K 7210(1999)에 나타내어지는 MFR 측정용 장치에 준하여 측정하였다. 가부시키가이샤 도요 세이키 세이사쿠쇼 제조의 멜트 텐션 테스터를 이용하여, 수지 시료를 230℃로 가열하고, 용융 폴리머를 압출 속도 15㎜/분으로 토출하고 스트랜드로 하였다. 상기 스트랜드를 6.5m/분의 속도로 인취할 때의 장력을 측정하고, 용융 장력을 구하였다. 용융 장력의 단위는 cN이다.
(5) 필름 두께
JIS C 2330(2001)의 7.4.1.1에 준하여, 마이크로미터법 두께를 측정하였다.
(6) 80℃ 열수축률
폴리프로필렌 필름의 길이 방향 또는 폭 방향에 대하여, 측정 방향 200㎜, 측정 방향과 직각의 방향 10㎜로 되도록 시료를 5개 잘라내고, 양단으로부터 50㎜의 위치에 표시를 하여 시료 길이(l0:100㎜)로 하였다. 다음에, 하중 3g으로 하여 80℃로 보온된 오븐 내에 매달고, 15분 가열한 후에 취출하여, 실온에서 냉각한 후, 양쪽 표시간의 치수(l1)를 측정하여 하기 식에 의해 구하고, 길이 방향, 폭 방향 모두 각각 5개의 평균값을 본 발명의 2축 배향 폴리프로필렌 필름의 열수축률로 하였다.
열수축률= {(l0-l1)/l0} × 100(%)
(7) 표면 습윤 장력
포름알데히드와 에틸렌글리콜모노에틸에테르의 혼합액에 의한 JIS K 6768(1999)에 규정된 측정 방법에 기초하여 측정하였다.
(8) 산술 평균 거칠기(SRa), 최대 산 높이(SRp)
JIS B 0601(1982)로 의해, 가부시키가이샤 고사카 겐큐쇼 제조의 비접촉 삼차원 미세 형상 측정기(ET-30HK) 및 삼차원 조도 분석 장치(MODEL SPA-11)를 이용하여 측정하였다. 측정은 임의의 10개소에 있어서 측정을 행하고, 그 평균값으로서 산술 평균 거칠기 SRa, 최대 골짜기 깊이 SRv, 최대 산 높이 SRp를 구하였다. 1회의 측정의 상세 조건에 대해서는 하기와 같이 하였다.
A. 측정 조건
측정면 처리: 측정면에 알루미늄을 진공 증착하고, 비접촉법으로 하였다.
측정 방향: 필름의 폭 방향
폭 방향 이송 속도: 0.1㎜/초
측정 범위(폭 방향×길이 방향): 1.0㎜×0.249㎜
높이 방향 치수의 기준면: LOWER(하측)
폭 방향 샘플링 간격: 2㎛
길이 방향 샘플링 간격: 10㎛
길이 방향 샘플링 개수: 25개
컷오프: 0.25㎜/초
폭 방향 확대 배율: 200배
길이 방향 확대 배율: 20,000배
파형, 거칠기 컷: 없음
(9) 평균 경도, 경도 불균일
JIS K 6301의 규정에 의한 고분시 게이키 가부시키가이샤 제조의 고무 경도계 ASKER "Type C"를 이용하여 폴리프로필렌 필름 롤의 표면(최표층)을 폭 방향으로 롤 양단 10㎜를 제외하고 균등하게 7점 측정하고, 그 평균값을 구하였다. 롤의 내층에 대해서는 롤 최표층으로부터 코어까지의 직경 방향의 거리 L로 했을 때, 소정의 위치까지 롤을 절개하고, 롤 표면과 동일한 방법으로 측정값을 구하였다. 그리고, 경도계의 누름 압력을 일정하게 하기 위해, 경도계로 맞춘 중량이 3.5kg으로 되도록, 하중을 경도계에 장착하였다. 또한, 경도계의 롤과 접촉하는 가압면은, 가압면의 변이 긴 쪽을 롤의 폭 방향에 평행하게 되도록 측정하였다. 경도 불균일이란, 해당 평균 경도와 각 측정점의 가장 떨어진 경도와의 차(해당 평균 경도-각 측정점의 경도 중 해당 평균 경도로부터 가장 떨어진 경도)로 한다.
(10) 공기 누설 지수
가부시키가이샤 도요 세이키 세이사쿠쇼 제조의 디지-베크(Digi-Bekk) 평활도 시험기를 이용하여, 25℃, 65%RH로 측정하였다. 먼저, 한쪽 면과 반대면을 겹친 필름(5cm×5cm, 그 중 하측의 1장에 직경 10㎜φ의 구멍을 뚫음)을 시료대에 세팅한다. 이 때 구멍의 중심부가 시료대의 중심으로 오도록 한다. 이 상태에서 0.2kg/c㎡의 하중을 더하여, 진공 도달도를 383㎜Hg로 설정한다. 383㎜Hg에 도달한 후, 자동적으로 진공 펌프가 정지되고, 그 후, 필름 사이를 공기가 통과하여 계내에 유입하기 때문에, 진공도가 저하된다. 이 때, 382㎜Hg로부터 381㎜Hg로 변화되는 소요 시간을 측정하고, 5회 측정한 평균값을 공기 누설 지수로 하였다.
(11) 공기 함유율(%)
필름 롤의 외주 길이를 치수 정밀도 10㎛의 줄자를 이용하여 측정하고, 외주로부터 롤 직경을 구한다. 외주는, 어느 쪽인가의 롤 단부로부터 5㎜ 내측의 점으로부터, 50㎜마다 전폭에 걸쳐 측정하고, 그 평균값을 이용한다. 공기 함유율은 하기의 식으로 표현되는 값이다.
α={1-t1LR/(d1 2-d2 2)π/4)}×100
α: 공기 함유율(%)
t1: 중량법 필름 두께(㎛)
LR: 롤 길이(m)
d1: 롤 직경(㎜)
d2: 코어 직경(㎜)
(12) 콘덴서 제조 시의 소자 가공성(소자 권취 수율)
후술하는 각 실시예 및 비교예에서 얻어진 필름에, 저항 가열형 금속 증착 장치를 이용하여, 진공실의 압력을 10- 4Torr 이하로 하여, 폴리프로필렌 필름의 편면에, 표면 저항이 2Ω/□로 되도록 알루미늄을 진공 증착하여 권취하였다. 그 때, 길이 방향에 뻗는 마진부를 가지는 스트라이프형(증착부의 폭 8.0㎜, 마진부의 폭 1.0㎜의 반복)으로 증착하였다.
상기에 의해 얻어진 증착 필름을 왼쪽 또는 오른쪽에 폭 0.50㎜의 마진부를 가지는 4.50㎜ 폭의 테이프형으로 슬리팅하였다. 얻어진 좌측 마진 및 우측 마진의 증착 폴리프로필렌 필름 각 1장씩을 합하여 감고, 권회체(捲回體)를 얻었다. 이 때, 폭 방향으로 증착 부분이 0.5㎜씩 밀려나오도록 2장의 필름을 비켜 놓아서 감았다. 소자 권회에는 가이도 세시사쿠쇼 제조의 KAW-4NHB를 이용하였다. 상기 권회체로부터 코어재를 빼고, 그대로 150℃, 10kg/c㎡의 온도, 압력으로 5분간 프레스하여 권회형 콘덴서 소자를 얻었다.
상기의 콘덴서를 10개 제조했을 때, 감음 개시부터 감음 종료까지를 육안으로 관찰하고, 주름이나 변위가 발생한 것을 불합격으로 하고, 불합격이 된 것의 개수의 제조 수 전체에 대한 비율을 백분율로 나타내고 하기 가공성의 지표로 하였다(이하, 소자 권취 수율이라고 함). 소자 권취 수율은 높을수록 바람직하다. 또한, 주름이나 변위는, 육안 이외라도 콘덴서 단면의 변위량에서 0.75㎜ 이상의 변위가 발생하고 있는 경우, 콘덴서 폭이 4.25㎜ 이하인 경우도 불합격이라고 판정하였다. 그리고, 여기에서 말하는 콘덴서 단면의 변위량이란, 콘덴서 제품 폭과 권회 전의 릴 필름 폭의 차이(㎜)다.
<소자 권취 수율>
100% 우수
90% 이상 100% 미만 양호
70% 이상 90% 미만 가능
70% 미만 불량
(13) 증착 콘덴서 특성의 평가
후술하는 각 실시예 및 비교예에서 얻어진 필름에, 가부시키가이샤 ULVAC 제조의 진공 증착기로 알루미늄을 막 저항이 9Ω/□이고 길이 방향에 수직한 방향으로 마진부를 형성한 이른바 T형 마진 패턴을 가지는 증착 패턴을 행하고, 폭 60㎜의 증착 릴을 얻었다.
이어서, 상기 릴을 이용하여 가부시키가이샤 가이도 세이사쿠 제조의 소자 권취기(KAW-4NHB)에 의해 콘덴서 부품을 권취하고, 메탈리콘을 행한 후, 감압 하, 105℃의 온도에서 10시간의 열처리를 행하고, 리드선을 장착하고, 콘덴서 부품을 마무리하였다. 이 때의 콘덴서 부품 정전 용량은 5μF였다.
이렇게 하여 얻어진 콘덴서 부품 10개를 이용하여, 100℃ 고온 하에서 콘덴서 부품에 100VDC의 전압을 인가하고, 이 전압으로 10분간 경과한 후에 스텝형으로 50VDC/1분으로 서서히 인가 전압을 상승시키는 것을 반복하는 이른바 스텝 업 시험을 행하였다. 이 때의 정전 용량 변화를 측정하고 그래프 상에 플롯하여, 그 용량이 초기값의 70%로 된 전압을 마이크로미터법 필름 두께(전술)로 나눈 값이 콘덴서의 내전압(V/㎛)이고, 하기 기준에 의해 평가하였다. 우수, 양호는 문제없이 사용할 수 있으나, 가능으로는 조건에 따라서 사용 가능하다. 불량으로는 실용상의 문제를 발생시킨다.
<내전압성>
우수: 300V/㎛ 이상
양호 : 250V/㎛ 이상, 300V/㎛ 미만
가능 : 200V/㎛ 이상, 250V/㎛ 미만
불량: 200V/㎛ 미만
(실시예 1)
폴리프로필렌 수지(프라임 폴리머사 제조, 융점: 166℃, MFR: 2.5g/10분, ㎜㎜: 0.991) 100 질량%를 단축의 용융 압출기에 공급하고, 250℃에서 용융 압출을 행하고, 25㎛컷의 소결 필터로 이물질 제거를 행하였다. T-다이로부터 토출된 용융 시트를 95℃로 표면 온도를 제어한 냉각 드럼 상에 밀착시키고, 냉각 드럼에 1.5초간 접촉킴으로써 미연신 시트를 얻었다. 용융 시트를 냉각 드럼 상에 밀착시키기 위해 에어 나이프를 이용하였다. 이어서, 130℃로 가열한 세라믹 롤을 이용하여 예열을 행하고 필름의 길이 방향으로 5.0배 연신을 행하였다. 또한, 필름의 연신성을 향상시킬 목적으로 필름 연신부의 양측으로부터 방사 히터에 의해 열량을 부여함으로써, 종연신에 있어서 필름 절단의 발생은 없고 제막성이 우수하였다. 종연신 후에 30℃의 냉각 롤에 통과시켜 실온까지 냉각하였다.
종연신 냉각 후, 텐터식 연신기 입구 앞에 방사 히터를 양면에 설치하고, 방사 히터와 필름의 거리를 6㎜, 방사 히터의 출력은 7kW로 하였다.
다음에, 단부를 클립으로 파지하여 160℃에서 폭 방향으로 12배 연신하였다. 160℃에서 열처리를 더 행하고, 폭 방향으로 10%의 이완을 행하였다.
그 후, 냉각실에서 필름의 냉각을 행하였다. 냉각실을 3개의 실로 칸막이하고, 냉각실 1의 냉각실 온도를 120℃로 1.1초 이상, 냉각실 2의 냉각실 온도를 90℃로 1.1초 이상, 냉각실 3의 냉각실 온도를 60℃로 1.1초 이상 유지하였다.
그 후, 실온까지 서냉한 후에 필름의 편면에 25W·min/㎡의 처리 강도로 코로나 방전 처리를 행하고, 클립으로 파지한 필름의 에지부를 잘라서 제거하였다. 그리고, 표면 처리한 면을 A면, 처리하지 않은 면을 B면으로 칭하기로 하였다. 단부를 제거한 필름을 권취기로 권취하여, 두께 2.5㎛의 중간 필름 롤을 얻었다.
상기 중간 필름 롤을, 슬리터를 이용하여 슬릿 속도 400m/min, 오실레이션 속도 125㎜/min, 오실레이션 폭 80㎜, 권출 장력 6.0kg/m, 권취 조건으로서 권취 장력 6.5kg/m, 장력 테이퍼 65%, 면압 45kg/m으로, 폭 620㎜, 길이 75,000m로 슬리팅하였다. 얻어진 필름의 물성을 표 1에 나타낸다.
(실시예 2)
종연신 냉각 후, 텐터식 연신기 입구 앞의 방사 히터와 필름의 거리를 8㎜, 방사 히터의 출력은 9kW로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 중간 필름 롤을 얻었다.
상기 중간 필름 롤을, 슬리터를 이용하여 권취 조건으로서 권취 장력 3.0kg/m, 장력 테이퍼 75%로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 슬리팅하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 1에 나타낸다.
(실시예 3)
종연신 냉각 후, 텐터식 연신기 입구 앞의 방사 히터의 출력을 10kW로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 제작하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 1에 나타낸다.
(실시예 4)
종연신 냉각 후, 텐터식 연신기 입구 앞의 방사 히터의 출력을 6kW로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 제작하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 1에 나타낸다.
(실시예 5)
종연신 냉각 후, 텐터식 연신기 입구 앞의 방사 히터와 필름의 거리를 10㎜로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 제작하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 1에 나타낸다.
(실시예 6)
종연신 냉각 후, 텐터식 연신기 입구 앞의 방사 히터와 필름의 거리를 5㎜로 한 이외는 실시예 1과 동일하게 제작하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 1에 나타낸다.
(실시예 7)
슬리터의 권취 장력을 7.5kg/m로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 제작하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 1에 나타낸다.
(실시예 8)
슬리터의 권취 장력을 2.0kg/m로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 제작하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 1에 나타낸다.
(실시예 9)
슬리터의 권취 장력을 8.0kg/m로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 제작하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 1에 나타낸다.
(실시예 10)
슬리터의 권취 장력을 1.0kg/m로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 제작하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 1에 나타낸다.
(실시예 11)
슬리터의 장력 테이퍼를 60%로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 제작하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 1에 나타낸다.
(실시예 12)
냉각실 1, 냉각실 2, 냉각실 3의 유지 시간을 0.6초로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 제작하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 1에 나타낸다.
(실시예 13)
슬리터의 권취 장력을 7.5kg/m, 장력 테이퍼를 55%로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 제작하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 2에 나타낸다.
(실시예 14)
냉각 드럼의 온도를 110℃로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 제작하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 2에 나타낸다.
(비교예 1)
종연신 냉각 후, 텐터식 연신기 입구 앞의 방사 히터를 설치하지 않은 것 이외는 실시예 1과 동일하게 제작하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 2에 나타낸다.
(비교예 2)
종연신 냉각 후, 텐터식 연신기 입구 앞의 방사 히터와 필름의 거리를 4㎜로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 제작하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 2에 나타낸다.
(비교예 3)
종연신 냉각 후, 텐터식 연신기 입구 앞의 방사 히터의 출력을 11kW로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 제작하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 2에 나타낸다.
(비교예 4)
슬리터의 권취 장력을 0.8kg/m로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 제작하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 2에 나타낸다.
(비교예 5)
슬리터의 권취 장력을 9.0kg/m로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 제작하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 2에 나타낸다.
(비교예 6)
슬리터의 장력 테이퍼를 50%로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 제작하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 2에 나타낸다.
(비교예 7)
슬리터의 장력 테이퍼를 95%로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 제작하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 2에 나타낸다.
(비교예 8)
냉각실 1, 냉각실 2, 냉각실 3의 유지 시간을 0.2초로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 제작하여, 두께 2.5㎛의 폴리프로필렌 필름 롤을 얻었다. 얻어진 필름의 물성을 표 2에 나타낸다.
[표 1]
[표 2]
[산업상 이용 가능성]
본 발명의 폴리프로필렌 필름 롤은, 콘덴서 용도에 있어서, 특히 증착 콘덴서를 제작하는 경우에, 증착 공정에서의 필름 롤 권취 변위나 세로 주름, 반송 중에서의 사행, 주름 등의 문제를 방지할 수 있고, 또한 각 콘덴서 제조에 있어서 가공성이 우수한 콘덴서용 폴리프로필렌 필름 롤을 제공할 수 있다.
Claims (12)
- 폴리프로필렌 필름을 코어에 감아 이루어지는 필름 롤으로서,
롤 최표층의 평균 경도(硬度)가 84.0∼94.0°이며, 또한 롤 최표층의 폭 방향의 경도 불균일이 ± 2.0° 이내인,
폴리프로필렌 필름 롤. - 제1항에 있어서,
폴리프로필렌 필름 중 적어도 편면의 최대 산 높이 SRp가 0.4∼2.0㎛인, 폴리프로필렌 필름 롤. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
롤 최표층으로부터 코어까지 직경 방향의 거리를 L로 했을 때, 롤 최표층으로부터 0, L/5, 2L/5, 3L/5, 4L/5의 거리에 있어서의 롤 폭 방향의 평균 경도를 각각 H(0), H(L/5), H(2L/5), H(3L/5), H(4L/5)로 했을 때, 하기 식(1)∼식(4)를 만족시키고,
1.00<H(L/5)/H(0)≤1.02 식(1)
1.00<H(2L/5)/H(L/5)≤1.02 식(2)
1.00<H(3L/5)/H(2L/5)≤1.02 식(3)
1.00<H(4L/5)/H(3L/5)≤1.02 식(4)
또한 롤 최표층으로부터 L/5, 2L/5, 3L/5, 4L/5 지점에 있어서의 폭 방향의 경도 불균일이 ± 2.0° 이내인, 폴리프로필렌 필름 롤. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
롤 최표층으로부터 코어까지 직경 방향의 거리 L이 20∼300㎜인, 폴리프로필렌 필름 롤. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
폴리프로필렌 필름의 80℃ 열수축률이, 길이 방향에 대하여 0.4∼2.0%, 폭 방향에 대하여 -0.5∼0.5%인, 폴리프로필렌 필름 롤. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
한쪽 면과 반대면을 중첩시켰을 때의 공기 누설 지수가 100∼1,500초인, 폴리프로필렌 필름 롤. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
공기 함유율이 0.1∼8.0%인, 폴리프로필렌 필름 롤. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
폴리프로필렌 필름 중 적어도 한쪽 표면의 표면 거칠기(중심면 평균 거칠기) SRa가 0.01∼0.05㎛인, 폴리프로필렌 필름 롤. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
마이크로미터법에 의한 필름 두께가, 0.5∼7.0㎛인, 폴리프로필렌 필름 롤. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
필름 길이가 20,000m 이상인, 폴리프로필렌 필름 롤. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
필름 폭이 500㎜ 이상 1,050㎜ 이하인, 폴리프로필렌 필름 롤. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
폴리프로필렌 필름 롤이 콘덴서용인, 폴리프로필렌 필름 롤.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |