WO2008149869A1 - 電気絶縁用二軸配向フィルム - Google Patents

電気絶縁用二軸配向フィルム Download PDF

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WO2008149869A1
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polyester
biaxially oriented
radical scavenging
stabilizer
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PCT/JP2008/060239
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Tetsuo Yoshida
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Teijin Dupont Films Japan Limited
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Definitions

  • the present invention relates to a biaxially oriented film suitable for electrical insulation. More specifically, the present invention relates to a biaxially oriented film suitable for electrical insulation, having high withstand voltage characteristics ranging from room temperature to high temperature and maintaining high withstand voltage characteristics even after long-term heat treatment.
  • a film for electrical insulation made of a crystalline thermoplastic resin for example, a film made of a polypropylene resin, a polystyrene resin, a polyester resin, or a polyurethane resin is known.
  • Film for a film capacitor, flexible printed circuit board It is used as a film for motors and as a motor-insulating film.
  • the film capacitor 1 is manufactured by a method in which the crystalline thermoplastic resin film described above and a metal thin film such as an aluminum foil are overlapped, wound or stacked.
  • the flexible printed circuit board is manufactured by a method of forming a circuit by laminating a metal thin film on at least one surface of a crystalline thermoplastic resin film.
  • the insulating film is used as, for example, a wedge material or a slot material that insulates the motor coil from the stay.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 00 0 1-7 3 8 5 5 Discloses the use of polyethylene 1,6-naphthalate film whose intrinsic viscosity and crystallinity are in a specific range.
  • at least one stabilizer is added to the film weight.
  • a thermoplastic resin film containing ⁇ 15,000 ppm has been proposed, and specifically, it is disclosed that a stabilizer is added during the production of the thermoplastic resin.
  • 2000-300-3100 discloses at least one stabilizer having an ability to prevent oxidative degradation to 100 to 100 ppm, based on crystalline polyester. It is disclosed to be present at a concentration of This document emphasizes that the presence of stabilizers in a chemically bonded state to the crystalline polyester reduces the occurrence of surface defects and reduces contamination of film production equipment during production. It is also disclosed that it is preferable to use a hindered phenol having a carboxyl group and Z or an ester group in the polycondensation reaction of the polyester in order to chemically bind the polyester and the stabilizer. Has been.
  • An object of the present invention is to provide a biaxially oriented film suitable for electrical insulation applications, which has a high withstand voltage characteristic from room temperature to a high temperature region and maintains a high withstand voltage characteristic even after long-term heat treatment. is there.
  • the present inventor has improved dispersibility in the film when adding various additives to the film, unlike other technical fields such as the resin molded product field.
  • the main method is to add an additive at any point in the polycondensation reaction of the resin, such as a hindered phenol. While it has been proposed to add a dical scavenging stabilizer during the polycondensation reaction, the present invention can be obtained by adding a radical scavenging stabilizer during film formation in place of the conventional method.
  • the film does not react with the polyester resin and the radical scavenging stabilizer, and as a result, the radical scavenging ability of the radical scavenging stabilizer is increased and the catalyst is a titanium compound.
  • a high withstand voltage characteristic can be obtained from room temperature to a high temperature range, and that the high withstand voltage characteristic S can be maintained even after long-term heat treatment. It has come.
  • the above object of the present invention is a film comprising at least one layer of polyester, wherein the at least one layer of polyester contains a titanium compound as a catalyst and a radical scavenging stabilizer,
  • the content of the trapping stabilizer is 1,000 to 50,000 p pm by weight with respect to the polyester, of which the proportion chemically bonded to the polyester does not exceed 200 p pm. This is achieved by a biaxially oriented polyester film for electrical insulation.
  • the biaxially oriented film for electrical insulation of the present invention preferably has a radical supplemental stabilizer content of 16,000 to 50, OO Oppm, and the radical supplemental stabilizer is a phenolic stabilizer. It must be at least one selected from the group consisting of stabilizers and amine stabilizers, the melting point of the radical scavenging stabilizer must be 200 ° C or higher, and the polyester resin must be polyethylene 1,6-naphthalene dicarboxyl. If the dielectric breakdown voltage difference expressed by the following formula (1) is 50 ⁇ : I 10V / m and the dielectric breakdown voltage (BDV tl50 ) at 150 ° C is 28 QV / ii m or more There is,
  • BDV t25 represents the breakdown voltage (VZim) at 25 ° C
  • BDV t 150 represents the breakdown voltage (VZ ⁇ m) at 150 ° C.
  • the dielectric breakdown voltage at 25 ° C after 300 hours of heat treatment at 150 ° C is 38 OV / um or more, containing 0.0001 to 0.1% by weight of inert particles The thing which comprises is mentioned.
  • the biaxially oriented film for electrical insulation of the present invention can be used for one film capacitor or one for overnight insulation.
  • the present invention also includes a biaxially oriented laminated film in which a metal layer is laminated on at least one side of the biaxially oriented film for electrical insulation of the present invention.
  • the polyester in the present invention is a polymer obtained by polycondensation of a diol and a dicarboxylic acid.
  • dicarboxylic acids include terephthalic acid, isophthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 4,4, -diphenyldicarboxylic acid, adipic acid and sebacic acid power S.
  • diol include ethylene glycol, 1,4-monobutanediol, 1,4-cyclohexanedimethyl alcohol, and 1,6-monohexanediol.
  • polyesters obtained from dicarboxylic acids and diols polyethylene terephthalate and polyethylene 1,6-naphthalene dicarboxylate (hereinafter sometimes abbreviated as PEN) are preferable, and resistance to high temperatures is particularly high. From the viewpoint of voltage characteristics, polyethylene 1,2-naphthalenedicarboxylate is particularly preferred.
  • the polyester in the present invention may be used alone, as a copolymer with other polyesters, or as a mixture with two or more kinds of polyesters.
  • the other components in the copolymer or mixture are preferably 10 mol% or less, more preferably 5 mol% or less, based on the number of moles of the repeating structural unit.
  • copolymer components include diol components such as jetty renderol, neopentyl alcohol, polyalkylene glycol, adipic acid, sebacic acid, fuuric acid, isofuric acid, terephthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid And dicarboxylic acid components such as 5-sodiumsulfoisofuric acid, and among them, components other than the main components can be used as a copolysynthesis component.
  • diol components such as jetty renderol, neopentyl alcohol, polyalkylene glycol, adipic acid, sebacic acid, fuuric acid, isofuric acid, terephthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid
  • dicarboxylic acid components such as 5-sodiumsulfoisofuric acid, and among them, components other than the main components can be used as a copolysynthesis component.
  • the polyester of the present invention can be obtained by a conventionally known method, for example, dicarboxylic acid and glycol monoester. It can be obtained by a method of directly obtaining a low-polymerization degree polyester by a reaction of a dicarboxylic acid or a method of reacting a lower alkyl ester of a dicarboxylic acid with darlicol using a transesterification catalyst and then performing a polymerization reaction in the presence of the polymerization catalyst it can.
  • a polyester using a titanium compound as a catalyst for producing the polyester is used.
  • the titanium compound is preferably a titanium compound soluble in polyester.
  • titanium compounds soluble in polyester include organic titanium compounds, specifically tetraethyl titanate, tetrapropyl titanate, tetrabutyl titanate, tetraphenyl titanate or partial hydrolysates thereof, titanyl ammonium oxalate, and oxalic acid.
  • Examples thereof include titanyl potassium, titanium trisacetylacetonate, and a product obtained by reacting the above-mentioned titan compound with an aromatic polycarboxylic acid such as trimellitic anhydride or an anhydride thereof.
  • an aromatic polycarboxylic acid such as trimellitic anhydride or an anhydride thereof.
  • tetrabutyl titanate and trimellitic acid titanium power S are preferable.
  • Trimellitic acid titanium can be obtained by reacting trimellitic anhydride with tetrabutyl titanate.
  • such a titanium compound may be added before the start of the transesterification reaction, during the transesterification reaction, or after the transesterification reaction and immediately before the polycondensation reaction.
  • it may be added after completion of the esterification reaction or may be added immediately before the polycondensation reaction.
  • the content of the titanium compound contained in the polyester is preferably in the range of 5 to 20 ppm in terms of titanium atoms, more preferably 7 to 18 ppm, particularly preferably 8 to 1, based on the weight of the polyester. 7 ppm. If the content of the titanium compound is less than the lower limit, the production during the production of the polyester may be delayed. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the heat resistance stability of the resulting polyester will deteriorate, and precipitation of the titanium compound will occur. Depending on the object, the withstand voltage characteristics may deteriorate.
  • Antimony compounds generally used as a polymerization catalyst for polyesters tend to form precipitates, and the amount of catalyst used is large, so the precipitates derived from antimony compounds cause the breakdown voltage characteristics to deteriorate, Radical scavenging stabilizer A film with sufficient withstand voltage characteristics may not be obtained even if it is contained in polyester.
  • a titanium compound when a titanium compound is used, it is possible to reduce the amount of the catalyst within a range in which the polymerization reaction can be maintained, and it is possible to reduce the amount of precipitates that hinder the withstand voltage characteristics. It is possible to develop a withstand voltage characteristic. Further, by using a titanium compound that is soluble in the polyester resin as the titanium compound, the amount of precipitates is further reduced, and the withstand voltage characteristics are further improved.
  • the intrinsic viscosity of the polyester in the present invention is preferably 0.40 d 1 Zg or more, more preferably 0.40 to 0.80 d 1 Zg at 35 in 0-black mouth phenol. If the intrinsic viscosity is less than 0.4 dlZg, cutting may occur frequently during film formation, or the strength of the product after forming may be increased. On the other hand, when the intrinsic viscosity exceeds 0.8 d 1 Zg, productivity during polymerization may be lowered.
  • a radical scavenging stabilizer is added as an essential component to the biaxially oriented polyester film for electrical insulation of the present invention.
  • Such radical scavenging stabilizers are used to generate radicals generated for some reason in a material to which radical scavenging stabilizers are added. It has a function to stop the auto-oxidation chain reaction.
  • the radical scavenging stabilizer itself becomes a stable radical with low reactivity after radical scavenging.
  • radical scavenging stabilizers include, for example, phenol-based stabilizers and amine-based stabilizers.
  • phenolic stabilizers include hindered phenols, and high molecular weight type hydroxyphenyl propionate and hydroxybenzylbenzene are particularly preferable.
  • amine stabilizers include hindered amines, and examples thereof include a compound called bis (2, 2, 6, 6-tetramethyl-4-piberidinyl) sebacate having a basic structure called HAL S.
  • the amount chemically bonded to the polyester in the film does not exceed 200 ppm based on the weight of the polyester.
  • Radial scavenging stabilizers are not reactive with polyesters, or are largely unreacted when reacted, resulting in radical scavenging rather than radical scavenging stabilizers chemically bonded to polyester. Noh increases.
  • the dielectric strength of the film As a catalyst that is one of the factors that affect the performance, the use of a titanium compound with a small decrease in withstand voltage allows the effect of the radical scavenging stabilizer to be fully manifested, resulting in higher resistance than conventional from room temperature to high temperatures.
  • the proportion of polyester and radical scavenging stabilizer chemically bonded is determined according to the following measurement method. Dissolve the film in a mixed solvent of hexafluoroisopropanol and chloroform, add methanol to reprecipitate, separate the precipitated polymer, add methanol, and perform ultrasonic cleaning to leave the remaining low molecules Remove ingredients.
  • the obtained sample can be dried under reduced pressure and NMR measurement can be performed to determine the proportion of the radical scavenging stabilizer chemically bonded to the polyester.
  • the amount of the radical scavenging stabilizer chemically bonded to the polyester exceeds 20 Oppm, it exceeds the detection limit value of the NMR measuring apparatus, and thus quantification is possible.
  • radical scavenging stabilizer after the polycondensation reaction of polyester is completely completed.
  • a method of adding a radical scavenging stabilizer after completion of the polyester polycondensation reaction and before film formation is preferred, and the production method described later is preferably used.
  • the content of the radical scavenging stabilizer is 1, 0 0 0-5 0, 0 0 0 p pm based on the weight of the polyester.
  • the lower limit of the content of radical scavenging stabilizer is It is preferably 3,000 ppm, more preferably 5,000 ppm, even more preferably 10,000 ppm, particularly preferably 16,000 ppm, and most preferably 20, OOO ppm.
  • the upper limit of the content of the radical scavenging stabilizer is preferably 45,000 ppm, more preferably 40, OOO ppm. If the content of the radical complement stabilizer is less than the lower limit, the withstand voltage characteristic at 150 ° C and the withstand voltage characteristic after long-term heating may not be sufficient. On the other hand, when the content of the radical scavenging stabilizer exceeds the upper limit, improvement of the withstand voltage characteristic corresponding to the increase cannot be expected, and addition of a large amount may cause poor dispersion and break the film or roughen the surface.
  • the biaxially oriented polyester film of the present invention may contain inert particles in order to impart winding properties during film formation.
  • the inert particles include inorganic particles such as calcium carbonate, silica, talc, and clay, organic particles made of any one of thermoplastic resins and thermosetting resins such as silicone and acrylic, barium sulfate, and titanium oxide. At least one kind of inorganic pigment particles can be used.
  • Such inert particles can be used within a range not impairing the effects of the present invention.
  • inert particles having an average particle diameter of 0.001 to 5 m can be contained in a range of 0.0001 to 1% by weight based on the film weight.
  • the average particle size of the inert particles is more preferably 0.01 to 3 xm.
  • the content of inert particles is determined by dissolving the polyester, selecting a solvent that does not dissolve the inert particles, dissolving the film, separating the particles by centrifugation, and the ratio of the particles to the film weight (% by weight) The content.
  • the biaxially oriented polyester film of the present invention may further contain a small amount of at least one selected from the group consisting of a silicone stabilizer and a phosphorus stabilizer.
  • Such a stabilizer examples include a thioether compound, specifically, a tetraester high molecular weight thioether compound.
  • phosphorus stabilizers include phosphonic acid, phosphate compounds, and phosphate compounds. Of these, phosphite compounds can be preferably used.
  • xio stabilizers and phosphorus stabilizers are effective in further improving the withstand voltage characteristics of the film when used in combination with radical scavenging stabilizers.
  • the content of these stabilizers is preferably 1 to 10,000 ppm, more preferably 5 to 5,000 ppm, based on the weight of the polyester. When the content of the stabilizer is less than the lower limit, the synergistic effect of withstand voltage characteristics may not be sufficiently exhibited. On the other hand, if the stabilizer is added in excess of the upper limit of the content, the synergistic effect associated with the added amount is not exhibited, and the heat resistance inherent in the polyester may be reduced.
  • the withstand voltage characteristic of the biaxially oriented polyester film of the present invention is evaluated by the insulation breakdown voltage.
  • the biaxially oriented polyester film of the present invention has a dielectric breakdown voltage difference (hereinafter sometimes abbreviated as BDV t25 tl50 ) represented by the following formula (1) of 50 to 110 V / xm, and at 150 ° C.
  • the dielectric breakdown voltage (BDV tl50 ) is preferably 280 V / m or more.
  • Dielectric breakdown voltage difference BDV t25 — BDV tl5 . ⁇ ⁇ '(1)
  • BDV t25 represents the breakdown voltage (V / m) at 25 ° C
  • BDV t 150 represents the breakdown voltage (VZ m) at 150 ° C.
  • the upper limit of the dielectric breakdown voltage difference is more preferably 105 VZ ⁇ m or less, and even more preferably 100 VZ Am or less. If the dielectric breakdown voltage difference exceeds the upper limit, the electrical characteristics when used in a capacitor, especially the characteristic power at high temperatures, is not sufficient, and it may not be suitable for applications where the usage environment is included in the high temperature range. is there.
  • Such a dielectric breakdown voltage difference is achieved by using polyester, containing a radial supplement type stabilizer in the range specified in the present invention in the biaxially oriented polyester film, and the catalyst being a titanium compound.
  • This breakdown voltage difference is By using reethylene 1, 2, 6-naphthalene dicarboxylate, the dielectric breakdown voltage difference can be further reduced, and by containing a radical scavenging stabilizer of more than 15,000 ppm based on the weight of the polyester, It can be 10 0 VZ zm or less.
  • the dielectric breakdown voltage of the biaxially oriented polyester film at 25 ° C is preferably 370 V nom or more, more preferably 380 or more, more preferably 390 V / m or more, and particularly preferably 400 VZim or more. is there.
  • Such a dielectric breakdown voltage is achieved by using polyester, containing a radical scavenging stabilizer in the range specified in the present invention in the biaxially oriented polyester film, and the catalyst being a titanium compound. .
  • the dielectric breakdown voltage of the biaxially oriented polyester film at 150 ° C is preferably 280 V // im or more, more preferably 290 VZ m or more, more preferably 295 VZ m or more, particularly preferably 300 VZ m or more. It is.
  • the breakdown voltage is such that polyester is used and a biaxially oriented polyester film contains a radical scavenging stabilizer within the range specified by the present invention, and such radical complement stabilizer is chemically bonded to the polyester.
  • the amount of the catalyst is not more than 200 ppm and the powerful catalyst is a titanium compound.
  • the effect of the amount of the radical scavenging stabilizer chemically bonded to the polyester not exceeding 200 ppm is that the catalyst is a titanium compound, especially in improving the breakdown voltage in the high temperature range of 150 ° C. It becomes remarkable when it is.
  • the breakdown voltage at 25 ° C conforms to the plate electrode method described in JIS standard C 2151, manufactured by Tokyo Seiden Co., Ltd. This is the value measured under the DC voltage, 0.1 kV / s boost condition.
  • the breakdown voltage at 150 ° C is compliant with JIS standard K6911 as described in detail in the measurement method.
  • a withstand voltage tester TO S 5101 manufactured by Kikusui Electronics Co., Ltd.
  • silicon oil It is a value measured under the condition of DC current at a temperature of 150 ° C and a boosting condition of 0.1 kV Zs.
  • the breakdown voltage difference (BDV t25 _ tl50 ) is calculated by subtracting the breakdown voltage at 150 ° C from the breakdown voltage at 25 ° C. Is required.
  • the dielectric breakdown voltage value at two points of 25 ° C. and 150 ° C. is evaluated as an index for evaluating the withstand voltage characteristics from room temperature to high temperature range.
  • the voltage value decreases continuously as the temperature increases, and the breakdown voltage suddenly decreases at a certain temperature. Therefore, the technical significance of the value of the insulation breakdown voltage difference at 25 ° C. and 150 ° C. in the present invention is that the decrease in the dielectric breakdown voltage value with increasing temperature is smaller than that of the resin alone film. And, it means that there is no sudden breakdown voltage drop between 25 and 1550 ° C.
  • the biaxially oriented polyester film of the present invention preferably has an insulation breakdown voltage of 3800 VZm or more at 25 ° C after heat treatment at 150 ° C for 30 hours. More preferably, it is 39 0 VZ_im or more, further preferably 39 5 V / xm or more, and particularly preferably 4 0 0 VZ ⁇ m or more.
  • Such breakdown voltage is obtained by using polyester and containing a radical scavenging stabilizer in the biaxially oriented polyester film within the range specified in the present invention, and the radical scavenging stabilizer is chemically bonded to the polyester. Is achieved when the amount of the catalyst does not exceed 200 ppm and the catalyst is a titanium compound.
  • the effect of the amount of the radical scavenging stabilizer chemically bonded to the polyester not exceeding 200 ppm is that when the catalyst is a titanium compound, a long-term heat treatment is performed at a high temperature such as 150. Even after this, a very significant effect is exhibited in that the breakdown voltage becomes equal to or higher than the initial breakdown voltage.
  • the dielectric breakdown voltage after long-term heating in the present invention is obtained by measuring the dielectric breakdown voltage at 25 ° C. after heating at 150 ° C. for 30 hours and then allowing the film to stand at room temperature. It is.
  • the method for measuring the breakdown voltage conforms to the breakdown voltage at 25 ° C after the above.
  • the biaxially oriented polyester film of the present invention is either a single layer or a laminate of two or more layers.
  • the configuration is also included.
  • two or more layers it is necessary to include at least one polyester layer containing a titanium compound as a catalyst and a radical scavenging stabilizer.
  • the total thickness of the biaxially oriented polyester film of the present invention is preferably 0.1 to 20 m, more preferably 0.5 to 15 m, and particularly preferably 1.0 to 10 mm.
  • the film thickness is less than the lower limit, it is difficult to form a film, and the withstand voltage characteristic is lowered.
  • the film thickness exceeds the upper limit, it may be difficult to reduce the size of the film capacitor or the insulating member.
  • the biaxially oriented polyester film of the present invention may have a coating layer on at least one surface of the outermost layer.
  • a coating layer can be obtained by coating a coating agent comprising a binder resin and a solvent on a biaxially oriented film.
  • the binder resin various resins such as thermoplastic resin or thermosetting resin can be used.
  • polyester copolymers are particularly preferably used.
  • the solvent include organic solvents such as toluene, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, and mixtures thereof, and water.
  • the coating layer of the present invention may further contain a crosslinking agent, a surfactant, and inert particles as a component for forming the coating film.
  • a surfactant include polyalkylene oxide.
  • a method of laminating the coating layer for example, a method of applying a coating to at least one side of a biaxially stretched film and drying, a method of applying a coating to the stretchable film, and then drying, The method of extending
  • the stretchable film is an unstretched film, a uniaxially stretched film, or a biaxially stretched film, and among these, a longitudinally stretched uniaxially stretched in the film extrusion direction (longitudinal direction).
  • a stretched film is particularly preferred.
  • any known coating method can be used.
  • a roll coating method a gravure coating method, a roll brush method, a spray coating method, an air knife coating method, an impregnation method, and a curtain coating method.
  • the methods can be used alone or in combination.
  • the biaxially oriented polyester film of the present invention is obtained by producing a polyester resin composition containing polyester and a radical scavenging stabilizer as essential components, and biaxially stretching the composition.
  • a polyester resin composition containing polyester and a radical scavenging stabilizer as essential components, and biaxially stretching the composition.
  • it is preferable to produce a polyester resin composition by any of the following methods.
  • polyester chips and radical scavenging stabilizer powder are blended in advance and supplied in a solid state at the time of film film extrusion.
  • the method for producing a polyester resin composition 1) is a method in which a polymerized polyester chip and a radical scavenging stabilizer are melt-kneaded using a biaxial kneader.
  • Specific methods include adding a predetermined amount of radical scavenging stabilizer to a solid resin, mixing them and then melt-kneading them with a twin-screw kneader, or melting a resin and then a predetermined amount of radicals. Examples thereof include a method of adding a supplemental stabilizer and melt-kneading with a twin-screw kneader.
  • the radical scavenging stabilizer may be added directly, or may be added after preparing a master polymer in advance.
  • the concentration of the fixing agent is preferably 0.5 to 5% by weight. If the concentration is less than the lower limit, the amount of the master polymer may increase and it may not be efficient. On the other hand, it may be difficult to produce a master polymer in the range where the concentration exceeds the upper limit.
  • the polymerized polyester chip and the powder of the radical scavenging stabilizer are blended in advance and added to the raw material inlet in the extruder used for film formation and melted in the extruder.
  • This is a kneading method.
  • the radical scavenging stabilizer may be added directly in the same manner as in the method 1), or may be added after a master-polymer is prepared in advance.
  • the concentration of the radical scavenging stabilizer in the mass polymer is preferably 0.5 to 5% by weight. If the concentration is less than the lower limit, the amount of the master polymer may increase and it may not be efficient.
  • the amount of radical scavenging stabilizer chemically bonded to the polyester can be controlled to 200 ppm or less.
  • the reactive functional group of the radical scavenging stabilizer reacts with the polyester raw material or low molecular weight substance, and can be easily used as a copolymerization component or end group blocking agent.
  • the amount of chemical bonding exceeds 200 ppm.
  • the method 1) or 2) can be used as the main method for adding the radical scavenging stabilizer, and the method of adding the radical scavenging stabilizer in the polymerization stage of the polyester resin can be used as a subordinate method.
  • the amount added according to the conventional method is limited to combinations within the range of as little as possible of 30% or less, or even 10% or less of the total radical scavenging stabilizer addition amount. This is because when the amount exceeds this range, the amount of the radical scavenging stabilizer chemically bonded to the polyester exceeds 2 O Oppm, and the withstand voltage characteristics after long-term heating deteriorate.
  • a polymer containing a radical scavenging stabilizer obtained by the method of 1) or 2) is used as a master polymer, and a polymer containing no radical scavenging stabilizer is used.
  • the addition amount of the radical scavenging stabilizer may be adjusted by a method of melt kneading with a shaft kneader.
  • polyester resin composition further contains at least one selected from the group consisting of inert particles, and Z or io stabilizers and phosphorus stabilizers
  • these additives are radical scavenging stable. It can be added in the same manner as the agent.
  • the method for obtaining the biaxially oriented polyester film of the present invention is specifically described below, but is not particularly limited to the following examples.
  • the resin composition obtained by the above-described method is dried as desired, and then supplied to an extruder and formed into a sheet form from a T-die.
  • the sheet-like molded product extruded from the T-die is cooled and solidified with a cooling drum having a surface temperature of 10 to 60 ° C, and this unstretched film is heated by, for example, roll heating or infrared heating, and then longitudinally oriented. Stretch to obtain a longitudinally stretched film. Such longitudinal stretching is preferably performed by utilizing a difference in peripheral speed between two or more rolls.
  • the longitudinal stretching temperature is preferably higher than the glass transition point (T g) of the polyester resin, more preferably 20 to 40 higher than T g.
  • the longitudinal draw ratio may be appropriately adjusted according to the requirements of the application to be used, but is preferably 2.5 times or more and 5.0 times or less, more preferably 3.0 times or more and 4.5 times or less. When the longitudinal draw ratio is less than the lower limit, the thickness unevenness of the film becomes worse and a good film may not be obtained. When the longitudinal draw ratio exceeds the upper limit, breakage is likely to occur during film formation.
  • the obtained longitudinally stretched film is subsequently stretched in the transverse direction, and then subjected to heat-fixing and heat-relaxation treatments as necessary to obtain a biaxially oriented film. Such treatment is performed while the film is running. .
  • the transverse stretching treatment starts at a temperature 20 ° C. higher than the glass transition point (T g) of the resin and is performed while raising the temperature to a temperature lower than the melting point (Tm) (1 20 to 30) of the resin.
  • the transverse stretching start temperature is preferably (T g +40) or less.
  • the maximum transverse stretching temperature is preferably a temperature that is lower than Tm by (100 to 40) ° C. When the transverse stretching start temperature is too low, the film is easily broken.
  • the temperature of the transverse stretching process may be continuous or stepwise (sequential), but it is usually raised stepwise.
  • the transverse stretching zone of the stenter is divided into a plurality of zones along the film running direction, and the temperature is raised by flowing a heating medium of a predetermined temperature for each zone.
  • the transverse draw ratio may be appropriately adjusted according to the requirements of the application to be used, but is preferably 2.5 times or more and 5.0 times or less, more preferably 3.0 times or more and 4.5 times or less.
  • the transverse draw ratio is less than the lower limit, the thickness unevenness of the film tends to be large and a good film may not be obtained.
  • the transverse draw ratio exceeds the upper limit, breakage tends to occur during film formation.
  • the biaxially stretched film is then subjected to heat setting treatment force S as necessary.
  • heat setting treatment By performing heat setting treatment, the dimensional stability of the obtained film under high temperature conditions can be increased.
  • the heat shrinkage rate at 200 ° C. is preferably 1 to 3%, more preferably 1 2 ⁇ 2%, particularly preferably 1-1%.
  • a metal film is vapor-deposited on the film to produce a laminated film. Wrinkle force S may enter.
  • heat fixing treatment should be (Tm—100 ° C) or higher, and (Tm—70 °) ° C to (Tm — It is preferable to do within the range of 4 0).
  • the biaxially oriented polyester film of the present invention is further subjected to heat treatment at 150 to 2201 for 1 to 60 seconds in an offline process in order to suppress thermal shrinkage, and then gradually under a temperature atmosphere of 50 to 80.
  • An annealing treatment for cooling may be applied.
  • the biaxially oriented polyester film of the present invention has a polyester resin group mainly comprising the method 1) in order to increase the dispersibility of the radical scavenging stabilizer in the film.
  • the composition may be manufactured and then further melt-kneaded.
  • the kneading method is not particularly limited. The kneading can be performed using, for example, a 1-axis ruder, a 2-axis ruder, and a kneader.
  • the melt-kneading treatment temperature is a temperature that is 5 to 100 ° C. higher than the temperature at which the resin component melts, and particularly preferably a temperature that is 10 to 60 ° C. higher than the resin melting point. If the temperature is too high, decomposition of the resin or abnormal reaction may occur.
  • the kneading treatment time is at least 30 seconds or more and 15 minutes or less, preferably 1 to 10 minutes.
  • the biaxially oriented polyester film of the present invention may be a biaxially oriented laminated film in which other layers are further laminated on at least one surface for the purpose of imparting other functions.
  • a layer containing an oxygen atom-containing compound may be further provided on at least one side of the biaxially oriented film.
  • X-ray photoelectron spectroscopy is used.
  • the ratio of oxygen atoms to carbon atoms measured is preferably 10% or more, more preferably 15% or more.
  • As the oxygen atom-containing compound cellulose, S I_ ⁇ 2 are exemplified. For S I_ ⁇ 2 vacuum deposition, it may be laminated by any of the methods ion plating pos- sesses or sputtering.
  • the functional layer may be a metal layer.
  • the material of the metal layer is not particularly limited, and examples thereof include aluminum, zinc, nickel, chromium, tin, copper, and alloys thereof.
  • the metal layer may be laminated by any one of vacuum deposition, sputtering, and application through an adhesive.
  • the biaxially oriented polyester film of the present invention has excellent withstand voltage characteristics from room temperature to a high temperature range, and therefore can be suitably used as an electrical insulating film. It can be preferably used as an insulating film. Specifically, it can be used as a base film for electrical insulation applications such as motor insulation members such as film capacitors, wedge materials and slot materials, flexible printed circuit boards, and flat cables.
  • a film capacitor is formed by winding a laminated film in which a metal layer is laminated on one side of the biaxially oriented polyester film of the present invention. It is obtained by laminating.
  • the flexible printed circuit board is obtained by laminating a copper foil or a metal layer made of conductive paste on at least one surface of the biaxially oriented polyester film of the present invention, and forming a fine circuit pattern on the metal layer. It is done.
  • motor insulating members such as wedge materials and slot materials can be obtained by subjecting the biaxially oriented polyester film of the present invention to deformation processing using a punch with R.
  • the dielectric breakdown voltage at 150 C was subtracted from the dielectric breakdown voltage at 25 ° C to obtain the dielectric breakdown voltage difference.
  • the obtained biaxially oriented polyester film was allowed to stand in a gear oven and heat-treated at 150 ° C for 300 hours, and then the film taken out of the oven was allowed to stand at room temperature, and then the dielectric breakdown voltage at 25 ° C. was measured.
  • the film thickness was measured using an electronic micrometer (trade name “K-1 312 ⁇ ” manufactured by Anritsu Corporation) at a needle pressure of 30 g.
  • NDC 2,6-Naphthalenediyl sulfonic acid dimethyl ester
  • EG ethylene glycol
  • titanium compound ⁇ Is added to a SUS container and the ester exchange reaction is carried out while raising the temperature from 140 ° C to 240 ° C, and the reaction mixture is polymerized. The temperature was increased to 295 ° C, and the polycondensation reaction was carried out under a high vacuum of 3 OPa or less.
  • Polyester obtained by the method of P 1 and a phenol-based stabilizer “I rgano X (registered trademark) 1010” as a radical scavenging stabilizer were charged into a twin screw extruder at a set temperature of 300.
  • the polyester resin composition was obtained by melt kneading.
  • the phenolic stabilizer is 2% by weight based on the weight of the polyester.
  • Polyester obtained by the method of P 1 and phenolic stabilizer “Ir ganox (registered trademark) 1330” as a radical scavenging type stabilizer are put into a twin screw extruder at a set temperature of 300 ° C.
  • the polyester resin composition was obtained by melt kneading.
  • the phenol-based stabilizer was used so that its content was 2.8% by weight (28 ⁇ 10 3 ppm) with respect to the weight of the polyester.
  • Polyester obtained by using the antimony catalyst by the method of P 4 and a phenol-based stabilizer “Irgan 0 X (registered trademark) 1010” as a radial supplement type stabilizer, biaxial at a set temperature of 300 ° C.
  • the polyester resin composition was obtained by putting into an extruder and performing melt kneading.
  • the phenol stabilizer was used so that its content was 0.5% by weight (5 ⁇ 10 3 ppm) based on the weight of the polyester.
  • Polyester obtained by the method of P 1 and phenolic stabilizer “I rgano X (registered trademark) 1010” as a radical scavenging type stabilizer are charged into a twin screw extruder at a set temperature of 300 ° C. Then, melt-kneading was performed to obtain a polyester resin composition.
  • the phenolic stabilizer was used so that its content was 6% by weight (60 ⁇ 10 3 ppm) with respect to the weight of the polyester.
  • reaction mixture was transferred to a polymerization reactor, heated to 295 ° C, and subjected to a polycondensation reaction under a high vacuum of 3 OPa or less, and 1,6-n-naphthorange polyethylene with an intrinsic viscosity of 0.6 dlZg. Strong lupoxylate was obtained.
  • the P 2 polymer was dried at 180 ° C. for 6 hours, then fed to an extruder heated to 30 ° C., and formed into a sheet from a 29 ° C. die. Further, the unstretched film obtained by cooling and solidifying this sheet with a cooling drum having a surface temperature of 6 Ot was introduced into a group of rolls heated to 140 ° C., and stretched by 3.6 times in the longitudinal direction (longitudinal direction). Cooled with a roll at 0 ° C.
  • a biaxially oriented polyester film having a thickness of 3 m was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polymers listed in Table 1 were used.
  • the film of the present invention has a high withstand voltage characteristic from room temperature to a high temperature region, and maintains a high withstand voltage characteristic even after powerful long-term heat treatment.
  • it can be used for film capacitors, motor insulation, and insulation films for flexible printed circuit boards. It is especially useful as an insulating film for capacitors used in automobile engine rooms that require long-term reliability in high-temperature environments.

Abstract

室温から高温領域にわたって高い耐電圧特性を有し、かつ長期熱処理後も高い耐電圧特性が維持された、電気絶縁用途に好適な二軸配向ポリエステルフィルムを提供する。 ポリエステルからなる層の少なくとも1層からなるフィルムであって、その少なくとも1層のポリエステルは触媒としてのチタン化合物とラジカル捕捉型安定剤を含有し、該ラジカル補足型安定剤の含有量はポリエステルに対し重量で1,000~50,000ppmであり、そのうちポリエステルと化学的に結合している割合は200ppmを超えない、電気絶縁用二軸配向ポリエステルフィルム。

Description

電気絶縁用二軸配向フィルム 技術分野
本発明は電気絶縁用に好適な二軸配向フィルムに関するものである。 さらに詳 しくは、 室温から高温領域にわたる高い耐電圧特性を有し、 かつ長期熱処理後も 高い耐電圧特性が維持された、電気絶縁用途に好適な二軸配向ブイルムに関する。
細 1
背景技術 書
従来より結晶性熱可塑性樹脂からなる電気絶縁用フィルムとして、 例えばポリ プロピレン樹脂、 ポリスチレン樹脂、 ポリエステル樹脂、 ポリフエ二レンスルフ ィド樹脂からなるフィルムが知られており、 フィルムコンデンサー用フィルム、 フレキシブルプリント回路基板用フィルム、 モータ一絶縁用フィルムなどとして 用いられている。 フィルムコンデンサ一は、 上述の結晶性熱可塑性樹脂フィルム とアルミニウム箔等の金属薄膜とを重ね合わせ、 巻回または積層する方法により 製造されている。 またフレキシブルプリント回路基板は結晶性熱可塑性樹脂フィ ルムの少なくとも片面に金属薄膜を積層して回路を形成するなどの方法により製 造されている。 またモ一夕絶縁用フィルムは、 例えばモーターのコイルとステー 夕一との絶縁を行うゥエッジ材ゃスロット材として用いられている。
近年、 電気あるいは電子部品の小型化の要求に伴い、 これらフィルムコンデン サーゃモーターなどについても小型化や実装化が進んでおり、 従来の室温領域で の耐電圧特性に加え、 更に高温領域での耐電圧特性も要求されるようになってき た。 特に自動車用途においては、 運転室内での使用のみならず、 エンジンルーム 内にまで使用範囲が拡大しており、 同様に高温領域での耐電圧特性に優れたフィ ルムコンデンサーが要求されている。
自動車エンジンルーム内で使用可能な耐熱性、 耐湿性、 電気特性に優れたコン デンサ一用ポリエステルフィルムとして、 特開 2 0 0 0— 1 7 3 8 5 5号公報に は極限粘度や結晶化度が特定範囲にあるポリエチレン一 2, 6—ナフタレートフ ィルムを用いることが開示されている。 また誘電特性や室温における耐電圧特性 に優れたコンデンサー用フィルムとして、 特開 2 0 0 5— 2 8 9 0 6 5号公報に おいて少なくとも 1種の安定剤をフィルムの重量に対して 5 0〜1 5, 0 0 0 p p m含有する熱可塑性樹脂フィルムが提案されており、 具体的には熱可塑性樹脂 の製造中に安定剤を添加することが開示されている。 また同様に特開 2 0 0 3— 3 0 1 0 3 9号公報には酸化分解防止能を有する少なくとも 1種の安定剤を結晶 性ポリエステルに対して 1 0 0〜1 0, 0 0 0 p p mの濃度で存在させることが 開示されている。 この文献には安定剤が結晶性ポリエステルに化学的に結合した 状態で存在することによって、 表面欠陥の発生が減少し、 製造時においてフィル ム製造装置の汚染を減少できることが強調されている。 そしてポリエステルと安 定剤とを化学的に結合した状態にするために、 カルボキシル基および Zまたはェ ステル基を有するヒンダードフエノ一ルをポリエステルの重縮合反応時に混合し て使用すること力好ましいことも開示されている。
一方、 電気、 電子部品の小型化あるいは自動車の電装化に伴い、 室温付近だけ でなく、 室温から 1 5 0 °C付近までのより広い温度領域に渡って従来よりもさら に高い耐電圧特性を有するとともに、 かかる部材の使用環境が長期に渡って高温 で使用されるようになってきたため、 そのような耐電圧特性を長期間維持できる 耐絶縁性のフィルムの開発が望まれているのが現状である。 発明の開示
本発明の目的は、 室温から高温領域にわたって高い耐電圧特性を有し、 かつ長 期熱処理後も高い耐電圧特性が維持された、 電気絶縁用途に好適な二軸配向フィ ルムを提供することにある。
本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討した結果、 フィルム分野において は、 樹脂成型品分野などの他の技術分野と異なり、 各種添加剤をフィルムに添加 するにあたり、 フィルム中の分散性を高める目的で樹脂の重縮合反応のいずれか の時点で添加剤を添加する方法が主体であり、 ヒンダ一ドフエノールのようなラ ジカル補足型安定剤についても重縮合反応時に添加することが提案されてきたの に対し、 本発明ではかかる従来の方法に替えてフィルム製膜時にラジカル補足型 安定剤を添加することにより、 得られたフィルムはポリエステル樹脂とラジカル 補足型安定剤とが反応しておらず、 その結果ラジカル補足型安定剤のラジカル補 足能が高くなること、 かつ触媒がチタン化合物であることにより、 それらの相乗 効果が発現し、 室温から高温領域に渡り従来よりも高い耐電圧特性が得られるこ とに加え、さらに長期熱処理後もその高い耐電圧特性力 S維持されることを見出し、 本発明を完成するに至ったものである。
すなわち本発明の上記目的は、 ポリエステルからなる層の少なくとも 1層から なるフィルムであって、 その少なくとも 1層のポリエステルは触媒としてのチタ ン化合物とラジカル補足型安定剤を含有し、 該ラジ力ル捕捉型安定剤の含有量は ポリエステルに対し重量で、 1, 000〜50, 000 p pmであり、 そのうち ポリエステルと化学的に結合している割合は 200 p pmを超えない、 ことを特 徴とする電気絶縁用二軸配向ポリエステルフィルムによって達成される。
また本発明の電気絶縁用二軸配向フィルムは、 その好ましい態様として、 ラジ カル補足型安定剤の含有量が 16, 000〜 50, O O Opp mであること、 ラ ジカル補足型安定剤がフエノール系安定剤、 アミン系安定剤からなる群から選ば れる少なくとも 1種であること、 ラジカル補足型安定剤の融点が 200°C以上で あること、 ポリエステル樹脂がポリエチレン一 2, 6—ナフ夕レンジカルポキシ レートであること、 下記式 (1) で表される絶縁破壌電圧差が 50〜: I 10V/ mであり、 かつ 150°Cにおける絶縁破壊電圧(BDVtl50) が 28 QV/ii m以上であること、
絶縁破壊電圧差二 BDVt25— BDVtl5。 · · · (1)
(式中、 BDVt25は 25°Cにおける絶縁破壊電圧 (VZim) を表し、 BDVt 150は 150°Cにおける絶縁破壊電圧 (VZ^m) を表す。)
150°Cで 300時間加熱処理後の 25 °Cにおける絶縁破壊電圧が 38 OV/u m以上であること、 不活性粒子を 0. 0001〜0. 1重量%含有すること、 の 少なくともいずれか 1つを具備するものが挙げられる。 また本発明の電気絶縁用二軸配向フィルムはフィルムコンデンサ一用またはモ 一夕一絶縁用として用いることができる。
さらに本発明は、 本発明の電気絶縁用二軸配向フィルムの少なくとも片面に金 属層が積層されたニ軸配向積層フィルムも包含する。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を詳しく説明する。
ぐポリエステル >
本発明におけるポリエステルは、 ジオールとジカルボン酸との重縮合によって 得られるポリマーである。 かかるジカルボン酸として、 例えばテレフタル酸、 ィ ソフタル酸、 2 , 6—ナフタレンジカルボン酸、 4 , 4, —ジフエニルジカルボ ン酸、 アジピン酸およびセバシン酸力 S挙げられる。 またジオールとしては、 例え ばエチレングリコール、 1 , 4一ブタンジオール、 1 , 4ーシクロへキサンジメ 夕ノール、 1, 6一へキサンジオールが挙げられる。 これらのジカルボン酸とジ オールから得られるポリエステルの中でもポリエチレンテレフ夕レート、 ポリエ チレン一 2 , 6—ナフタレンジカルポキシレート (以下、 P E Nと略記すること がある) が好ましく、 就中、 高温での耐電圧特性の観点からポリエチレン一 2 , 6—ナフタレンジカルボキシレートが特に好ましい。
本発明におけるポリエステルは、 単独でも他のポリエステルとの共重合体、 2 種以上のポリエステルとの混合体のいずれであってもかまわない。 共重合体また は混合体における他の成分は、 繰返し構造単位のモル数を基準として 1 0モル% 以下、 さらに 5モル%以下であることが好ましい。 共重合成分としては、 ジェチ レンダリコール、 ネオペンチルダリコール、 ポリアルキレングリコ一ル等のジォ —ル成分、 アジピン酸、 セバシン酸、 フ夕ル酸、 イソフ夕ル酸、 テレフタル酸、 ナフタレンジカルボン酸、 5—ナトリウムスルホイソフ夕ル酸等のジカルボン酸 成分が挙げられ、 それらのうち、 前記の主たる成分以外と異なる成分を共重合成 分として用いることができる。
本発明のポリエステルは、 従来公知の方法で、 例えばジカルボン酸とグリコ一 ルの反応で直接低重合度ポリエステルを得る方法や、 ジカルボン酸の低級アルキ ルエステルとダリコールとをエステル交換触媒を用いて反応させた後、 重合触媒 の存在下で重合反応を行う方法で得ることができる。
本発明のフィルムには、 ポリエステル製造時の触媒としてチタン化合物を使用 したポリエステルが用いられる。 そうすることによりラジカル補足型安定剤との 相乗効果により、 本発明のフィルムの耐電圧特性が一層向上する。 チタン化合物 はポリエステルに可溶なチタン化合物であることが好ましい。 ここでポリエステ ルに可溶なチタン化合物としては、 有機チタン化合物、 具体的にはテトラェチル チタネート、 テトラプロピルチタネート、 テトラブチルチ夕ネート、 テトラフエ ニルチタネートまたはこれらの部分加水分解物、 蓚酸チタ二ルアンモニゥム、 蓚 酸チタニルカリウム、 チタントリスァセチルァセトネート、 ならびに前記のチタ ン化合物と無水トリメリット酸等の芳香族多価カルボン酸またはその無水物とを 反応させた生成物を挙げることができる。 これらの中でも、 テトラブチルチタネ —トおよびトリメリット酸チタン力 S好ましい。 トリメリット酸チタンは、 無水ト リメリツト酸とテトラブチルチタネートとを反応せしめて得られる。
かかるチタン化合物は、 エステル交換法では、 エステル交換反応開始前に添加 しても、 エステル交換反応中に添加しても、 あるいはエステル交換反応終了後重 縮合反応の直前に添加しても構わない。 またエステル化法では、 エステル化反応 終了後に添加しても、 重縮合反応の直前に添加しても構わない。
またポリエステルに含まれるチタン化合物の含有量は、 ポリエステルの重量を 基準として、 チタン原子換算で 5〜2 0 p p mの範囲が好ましく、 さらに好まし くは 7〜1 8 p p m、 特に好ましくは 8〜1 7 p p mである。 チタン化合物の含 有量が下限に満たないと、 ポリエステル製造時の生産が遅延することがあり、 一 方上限を超えると得られたポリエステルの耐熱安定性が悪くなり、 またチタン化 合物の析出物によつて耐電圧特性が低下することがある。
ポリエステルの重合触媒として一般的に用いられているアンチモン化合物は析 出物を形成しやすく、 また使用する触媒量も多いことから、 アンチモン化合物由 来の析出物が耐電圧特性を低下させる要因となり、 ラジカル補足型安定剤をその ポリエステルに含有させても十分な耐電圧特性を持つフィルムが得られない場合 がある。 一方、 チタン化合物を用いた場合、 重合反応を維持できる範囲で触媒量 を微量にすることが可能となり、 耐電圧特性を阻害する要因となる析出物を少な くできるため、 フィルムとした時に優れた耐電圧特性を発現させることが可能と なる。 またチタン化合物としてポリエステル樹脂に可溶なチタン化合物を用いる ことで、 さらに析出物が少なくなり、 耐電圧特性がより向上する。
本発明におけるポリエステルの固有粘度は、 0—クロ口フエノール中、 35で において、 0. 40 d 1 Zg以上であることが好ましく、 0. 40〜0. 80 d 1 Zgであることがさらに好ましい。 固有粘度が 0. 4d lZg未満ではフィル ム製膜時に切断が多発したり、 成形加工後の製品の強度カ坏足することがある。 一方固有粘度が 0. 8 d 1 Zgを超える場合は重合時の生産性が低下することが ある。
<ラジカル補足型安定剤 >
本発明の電気絶縁用二軸配向ポリエステルフィルムには、 ラジカル補足型安定 剤が必須成分として添加される。 かかるラジカル補足型安定剤は、 ラジカル補足 型安定剤が添加された材料中に何らかの理由で発生したラジカルを、 ラジカル補 足型安定剤分子から 1電子授受することにより反応性の低い不対電子のない状態 にし、 自動酸化の連鎖反応を停止する機能を有する。 ラジカル補足型安定剤自身 は、 ラジカル補足後、 反応性の低い安定なラジカルとなる。
ラジカル補足型安定剤の具体的な好ましい種類としては、 例えばフエノール系 安定剤、 アミン系安定剤が挙げられる。
フエノール系安定剤としては、 ヒンダードフエノールが挙げられ、 中でも高分 子量型のヒドロキシフエニルプロピオネート、 ヒドロキシベンジルベンゼンが好 ましい。 具体的にはペン夕エリスリチルーテトラキス [3— (3, 5—ジ一 t一 ブチルー 4—ヒドロキシフエニル) プロピオネート]、 ォクタデシルー 3— (3, 5—ジー t一ブチル—4—ヒドロキシフエニル)プロピオネート、 3, 3,, 3 ", 5, 5 ', 5 " 一へキサ— t e r t—ブチルー a, a', a" ― (メシチレン— 2, 4, 6—トリィル) トリ一 P—クレゾール、 1, 3, 5—トリス (3, 5— ジ— t e r t—ブチル—4ーヒドロキシベンジル) 一 1, 3, 5—卜リアジン一 2, 4, 6 (1H, 3H, 5H) 一トリオン、 エチレンビス (ォキシエチレン) ビス [3— (5— t e r t—プチル— 4ーヒドロキシー m—トリル) プロビオネ ートなどが例示される。 それらの中でもペン夕エリスリチルーテトラキス [3— (3, 5—ジー t—ブチル _4ーヒドロキシフエニル) プロピオネート]、 ォク夕 デシルー 3— (3, 5—ジ— t—プチルー 4ーヒドロキシフエニル) プロビオネ ート、 3, 3,, 3 ", 5, 5,, 5 " 一へキサ— t e r t _ブチル— a, a', a" - (メシチレン一 2, 4, 6—トリィル) トリ一 p—クレゾール、 1, 3, 5—トリス (3, 5—ジ— t e r t—ブチルー 4ーヒドロキシベンジル) —1, 3, 5—トリアジン一 2, 4, 6 (1H, 3H, 5 H) 一トリオンが好ましい。 また、 これらのヒンダードフエノールの中でも、 フィルム製膜時のダイ汚れを考 慮する場合は融点が 200°C以上であるもの力好ましく、 例えば 3, 3 ', 3 ", 5, 5', 5 " —へキサ— t e r t—ブチルー a, a ', a " 一 (メシチレン— 2, 4, 6—トリィル) トリー p—クレゾール、 1, 3, 5—トリス (3, 5— ジー t e r t—ブチル— 4—ヒドロキシベンジル) 一 1 , 3, 5—トリアジン一 2, 4, 6 (1H, 3H, 5H) 一卜リオンが挙げられる。
またアミン系安定剤としては、 ヒンダ一ドアミンが挙げられ、 ビス (2, 2, 6, 6—テトラメチルー 4—ピベリジニル) セバケートを基本構造に有し HAL Sと称される化合物が例示される。
なおこれらの化合物は単独で用いることができ、 2種以上を併用することもで きる。 しかし、 フエノール系安定剤とアミン系安定剤とを組み合わせて用いると しばしば反応して活性を失うことがある。 複数用いる場合は同種の安定剤同士を 組み合わせて用いることカ 子ましい。
本発明のラジカル補足型安定剤は、 フィルム中でポリエステルと化学的に結合 している量がポリエステルに対し重量を基準として 200 ppmを超えない。 ラ ジカル補足型安定剤がポリエステルと反応していないか、 あるいは反応していて も大部分が反応していないことにより、 ポリエステルと化学的に結合しているラ ジカル補足型安定剤よりもラジカル補足能が高くなる。 さらにフィルムの耐電圧 性に影響する要因の 1つである触媒として、 耐電圧の低下が少ないチタン化合物 を用いることにより、 ラジカル補足型安定剤の効果が十分に発現され、 室温から 高温領域に渡り従来よりも高い耐電圧特性が得られ、 長期熱処理後もその高い耐 電圧特性が維持されるという効果を発現する。 またラジカル補足型安定剤がポリ エステルと化学的に結合している量が 2 0 0 p p mを超えないことにより、 フィ ルム中の化学的に結合していないラジカル補足型安定剤の含有量を大幅に増やす ことができ、 より高い耐電圧特性が得られるという利点も得られる。 ラジカル補 足型安定剤をポリエステルの重縮合時に添加すると、 ラジカル補足型安定剤とポ リエステルとが化学的に結合して重縮合反応中の溶融粘度が高くなり、 一定量以 上、 具体的にはラジカル補足型安定剤を 1 6 , 0 0 0 p pm以上添加することが 困難になり、 ラジカル捕捉能も低下する。
ポリエステルとラジカル補足型安定剤とが化学結合している割合は、 次の測定 方法に従って求められる。 フィルムをへキサフルォロイソプロパノールとクロ口 ホルムの混合溶媒に溶解した後、 メタノールを加えて再沈させ、 沈殿したポリマ —を分離してメタノールを加えて超音波洗浄を行って残存する低分子成分を除去 する。 得られた試料を減圧乾燥し、 — NMR測定を行い、 ラジカル補足型安 定剤がポリエステルと化学的に結合している割合を求めることができる。ここで、 ラジカル補足型安定剤がポリエステルと化学的に結合している量が 2 0 O p p m を超えるときには、 NMR測定装置の検出限界値を超えるので、 定量が可能とな る。
ラジカル補足型安定剤がフィルム中でポリエステルと化学的に結合している量 を 2 0 0 p p m以下にするためには、 ポリエステルの重縮合反応が完全に終了し た後にラジカル補足型安定剤を加えることが必要であり、 さらにそれらの溶融混 合時間も短かくすること力 S好ましい。 具体的にはポリエステルの重縮合反応終了 後からフィルム製膜時までの間にラジカル補足型安定剤を添加する方法が好まし く、 それには後述する製造方法を用いることが好ましい。
ラジカル補足型安定剤の含有量は、 ポリエステルの重量を基準として 1, 0 0 0 - 5 0 , 0 0 0 p pmである。 ラジカル補足型安定剤の含有量の下限は、 好ま しくは 3, 000 ppm、 より好ましくは 5, 000 p pm、 さらに好ましくは 10, 000 p pm、 特に好ましくは 16, 000 ppm、 最も好ましく 20, O O O ppmである。 またラジカル補足型安定剤の含有量の上限は、 好ましくは 45, 000 ppm、 さらに好ましくは 40, O O O ppmである。 ラジカル補 足型安定剤の含有量が下限に満たない場合は、 150°Cにおける耐電圧特性や長 期加熱後の耐電圧特性が十分でないことがある。 一方ラジカル補足型安定剤の含 有量が上限を超える場合、 増量に見合う耐電圧特性の改良が期待できない他、 多 量添加により分散不良が生じフィルム破断や表面が荒れることがある。
<不活性粒子 >
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムには、 製膜時の巻き取り性を付与する 為に不活性粒子を含有してもよい。不活性粒子としては、例えば炭酸カルシウム、 シリカ、 タルク、 クレーなどの無機粒子、 シリコ一ン、 アクリルなどの熱可塑性 樹脂および熱硬化性樹脂のいずれかからなる有機粒子、 硫酸バリウム、 酸化チタ ンなどの無機顔料粒子を少なくとも 1種用いることができる。 かかる不活性粒子 は、本発明の効果を損なわない範囲で用いることができる。例えば平均粒径が 0. 001〜5 mの不活性粒子をフィルム重量を基準として 0. 0001〜1重 量%の範囲で含有することができる。 不活性粒子の平均粒径は 0. 01〜 3 xm であることがより好ましい。
不活性粒子の含有量は、 ポリエステルを溶解し、 不活性粒子を溶解しない溶媒 を選択してフィルムを溶解した後、 粒子を遠心分離で分離し、 フィルム重量に対 する粒子の比率 (重量%) をもって含有量とする。
<その他の添加剤 >
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムには、 さらにィォゥ系安定剤およびリ ン系安定剤よりなる群から選ばれる少なくとも 1種を少量添加してもよい。 これ らの安定剤をラジカル補足型安定剤と併用することにより、 耐電圧特性をさらに 高めることができる。
かかるィォゥ系安定剤としては、 例えばチォエーテル系化合物、 具体的にはテ トラエステル型高分子量のチォエーテル化合物などが挙げられる。 またリン系安定剤としては、 例えばホスホン酸、 ホスフェート系化合物、 ホス フアイト系化合物などが挙げられる。 これらの中でもホスフアイト系化合物を好 ましく用いることができる。
これらのィォゥ系安定剤、 リン系安定剤は、 ラジカル補足型安定剤と併用した 場合、 フィルムの耐電圧特性をさらに高めるのに有効である。 しかしながら、 多 量に添加しても添加量に伴う相乗効果が発現しないことから、 効果を発現するで きるだけ少量の範囲で添加することが好ましい。 これらの安定剤の含有量は、 ポ リエステルの重量を基準として 1〜10, 000 p pmであることカ好ましく、 さらに好ましくは 5〜 5, 000 pp mである。 該安定剤の含有量が下限に満た ない場合は耐電圧特性の相乗効果が十分に発現しないことがある。 一方、 該安定 剤を含有量の上限を超えて添加しても添加量に伴う相乗効果が発現しないばかり 、 ポリエステルが本来有する耐熱性を低下させることがある。
く耐電圧特性〉
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムの耐電圧特性は絶縁破壌電圧で評価さ れる。 本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、 下記式 (1) で表される絶縁 破壊電圧差 (以下、 BDVt25 tl50と略記することがある) が 50〜110V / xmであり、 かつ 150°Cにおける絶縁破壊電圧(BDVtl50) が 280 V/ m以上であることが好ましい。
絶縁破壊電圧差 =BDVt25— BDVtl5。 · · '(1)
(式中、 BDVt25は 25°Cにおける絶縁破壊電圧 (V/ m) を表し、 BDVt 150は150°Cにおける絶縁破壊電圧 (VZ m) を表す。)
該絶縁破壊電圧差の上限は、 より好ましくは 105 VZ ^ m以下、 さらに好ま しくは 100 VZ Am以下である。 絶縁破壊電圧差が上限を超える場合、 コンデ ンサ一に用いたときの電気特性、 特に高温下での特性力十分ではなく、 使用環境 が高温領域まで含まれる用途に好適に用いることができない場合がある。 かかる 絶縁破壊電圧差は、 ポリエステルを用い、 二軸配向ポリエステルフィルム中にラ ジカル補足型安定剤を本発明で規定する範囲で含有し、 かつ触媒がチタン化合物 であることにより達成される。 かかる絶縁破壊電圧差は、 ポリエステルとしてポ リエチレン一 2, 6—ナフタレンジカルポキシレートを用いることによって絶縁 破壊電圧差をさらに小さくすることができ、 さらにラジカル補足型安定剤をポリ エステルの重量を基準として 15, 000 ppm以上含有することにより、 10 0 VZ zm以下にすることができる。
また 25 °Cにおける二軸配向ポリエステルフィルムの絶縁破壊電圧は 370 V ノ m以上であることが好ましく、 より好ましくは 380 以上、 更に好 ましくは 390 V/ m以上、 特に好ましくは 400 VZim以上である。 かか る絶縁破壊電圧は、 ポリエステルを用い、 かつ二軸配向ポリエステルフィルム中 にラジカル補足型安定剤を本発明で規定す 範囲で含有し、 かつ触媒がチタン化 合物であることにより達成される。
また 150°Cにおける二軸配向ポリエステルフィルムの絶縁破壊電圧は 280 V//im以上であることが好ましく、 より好ましくは 290 VZ m以上、 更に 好ましくは 295 VZ m以上、 特に好ましくは 300 VZ m以上である。 か かる絶縁破壊電圧は、 ポリエステルを用い、 かつ二軸配向ポリエステルフィルム 中にラジカル補足型安定剤を本発明で規定する範囲で含有し、 かかるラジカル補 足型安定剤がポリエステルと化学的に結合している量が 200 p pmを超えない こと、 力つ触媒がチタン化合物であることにより達成される。 ラジカル補足型安 定剤がポリエステルと化学的に結合している量が 200 p pmを超えないことの 効果は、 特にこの 150°Cといった高温領域での絶縁破壊電圧の向上において、 触媒がチタン化合物であると顕著となる。
ここで、 25°Cにおける絶縁破壊電圧は、 測定方法で詳述するように、 J I S 規格 C 2151に記載の平板電極法に準拠して、 東京精電 (株) 製、 装置名 I T S-6003を用いて直流電流、 0.1 kV/sの昇圧条件で測定した値である。 また 150°Cにおける絶縁破壊電圧は、 測定方法で詳述するように、 J I S規格 K6911に準拠し、 耐電圧試験器 TO S 5101 (菊水電子工業 (株) 製) を 用いて試験雰囲気シリコンオイル中、 150 °Cの温度下で直流電流、 0. 1 k V Zsの昇圧条件で測定した値である。 また、 絶縁破壊電圧差 (BDVt25_tl50) は、 25 °Cにおける絶縁破壊電圧から 150°Cにおける絶縁破壊電圧を差し引い て求められる。
なお、 本発明では室温から高温領域にわたる耐電圧特性を評価するための指標 として 2 5 、 1 5 0 °Cの 2点での絶縁破壊電圧値を評価しているが、 樹脂フィ ルムの絶縁破壊電圧値は温度が高くなるにつれて連続的に低下し、 ある温度で急 激に絶縁破壊電圧が低下する。 従って、 本発明における 2 5 °Cと 1 5 0 °Cでの絶 縁破壊電圧差の値が表す技術的意義は、 温度上昇に伴う絶縁破壊電圧値の低下が 樹脂単独フィルムに比べて小さいこと、 かつ 2 5 から 1 5 0 °C迄の間に急激な 絶縁破壊電圧低下が生じないことを意味するものである。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、 また、 1 5 0 °Cで 3 0 0時間加熱 処理後の 2 5 °Cにおける絶縁破壌電圧が 3 8 0 VZ m以上であることが好まし く、より好ましくは 3 9 0 VZ _im以上、さらに好ましくは 3 9 5 V/ xm以上、 特に好ましくは 4 0 0 VZ ^m以上である。 長期加熱後のフィルムの帯電圧特性 力 S維持されることにより、 自動車エンジンルーム内などのように使用環境が高温 であってもコンデンサ一の絶縁フィルムとして長期信頼性を保つことができる。 かかる絶縁破壊電圧は、 ポリエステルを用い、 かつ二軸配向ポリエステルフィル ム中にラジカル補足型安定剤を本発明で規定する範囲で含有し、 かかるラジカル 補足型安定剤がポリエステルと化学的に結合している量が 2 0 0 p p mを超えな いこと、 かつ触媒がチタン化合物であることにより達成される。 ラジカル補足型 安定剤がポリエステルと化学的に結合している量が 2 0 0 p pmを超えないこと の効果は、 触媒がチタン化合物であると、 特にこの 1 5 0 といった高温で長期 熱処理を行った後においても絶縁破壊電圧が初期の絶縁破壊電圧と同等以上にな るという極めて顕著な効果として発現する。
本発明における長期加熱後の絶縁破壊電圧とは、 1 5 0 °Cで 3 0 0時間加熱処 理した後、 フィルムを室温に静置し、 その後 2 5 °Cにおける絶縁破壊電圧を測定 したものである。 かかる絶縁破壊電圧の測定方法は、 上述の後 2 5 °Cにおける絶 縁破壊電圧に準拠する。
ぐ積層構成 >
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、 単層、 2層以上の積層のいずれの 構成も包含する。 2層以上の積層の場合、 触媒としてのチタン化合物及びラジカ ル補足型安定剤を含むポリエステル層を少なくとも 1層含むことが必要である。 3層以上の積層の場合、 かかる層を複数層有することが好ましい。
ぐフィルム厚み >
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムの総厚みは、 好ましくは 0 . 1〜2 0 m、 さらに好ましくは 0 . 5〜1 5 m、 特に好ましくは 1 . 0〜1 0 ΠΙで ある。 フィルム厚みが下限に満たない場合は製膜が困難であり、 また耐電圧特性 が低下すること力 Sある。 一方フィルム厚みが上限を越えるとフィルムコンデンサ 一、 モー夕絶縁部材などの小型化が難しいことがある。
ぐ塗膜層〉
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、 最外層の少なくとも一方の面に塗 膜層を有していてもよい。 かかる塗膜層は、 バインダー樹脂および溶媒からなる コ一ティング塗剤を二軸配向フィルムに塗布することによって得られる。 バイン ダー樹脂としては、 熱可塑性樹脂または熱硬ィ匕性樹脂の各種樹脂を用いることが でき、 例えばポリエステル、 ポリイミド、 ポリアミド、 ポリエステルアミド、 ポ リオレフイン、 ポリ塩化ピニル、 ポリ (メタ) アクリル酸エステル、 ポリウレタ ンおよびポリスチレン、 ならびにこれらの共重合体や混合体が挙げられる。 これ らのバインダ一樹脂の中でも、ポリエステル共重合体が特に好ましく用いられる。 溶媒としては、 例えばトルエン、 酢酸ェチル、 メチルェチルケトンなどの有機溶 媒およびそれらの混合物ならびに水が挙げられる。
本発明の塗膜層は、 塗膜を形成する成分として、 さらに架橋剤、 界面活性剤お よび不活性粒子を含んでいてもよレ^ かかる界面活性剤としてはポリアルキレン ォキサイドが例示される。
本発明において、 塗膜層を積層させる方法としては、 例えば二軸延伸されたフ イルムの少なくとも片面に塗剤を塗布し乾燥する方法、 延伸可能な該フィルムに 塗剤を塗布した後、 乾燥、 延伸し、 必要に応じて熱処理する方法が挙げられる。 延伸可能なフィルムとは、 未延伸フィルム、 一軸延伸フィルムまたは二軸延伸フ イルムであり、 これらの中でもフィルム押出方向 (縦方向) に一軸延伸された縦 延伸フィルムが特に好ましく例示される。
また、 本発明のフィルムに塗剤を塗布する場合、 クリーンな雰囲気での塗布、 すなわちフィルム製膜工程での塗布が好ましく、 塗膜の密着性が向上する。 通常 の塗工工程、 すなわち二軸延伸後の熱固定したフィルムに、 該フィルムの製造ェ 程と切り離した工程で塗工を行うと、 埃、 ちりなどを巻き込みやすい。
フィルムに塗剤を塗布する方法としては、 公知の任意の塗布方法を用いること ができ、 例えばロールコート法、 グラビアコート法、 ロールブラッシュ法、 スプ レーコート法、 エアーナイフコート法、 含浸法およびカーテンコート法を単独ま たは組み合わせて用いることができる。
<二軸配向ポリエステルフィルムの製造方法 >
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、 ポリエステル及びラジカル補足型 安定剤を必須成分とするポリエステル樹脂組成物を製造し、 かかる組成物を二軸 延伸することによって得られる。 なお、 ポリエステルと化学的に結合しているラ ジカル補足型安定剤量を 2 0 0 p pm以下とするために、 以下のいずれかの方法 でポリエステル樹脂組成物を製造すること力 s好ましい。
1 ) 二軸混練機を用いてポリエステルとラジカル補足型安定剤とを溶融混練する 方法。
2 ) ポリエステルチップとラジカル補足型安定剤の粉体とを予めブレンドし、 フ ィルム製膜押出時に固体の状態で供給する方法。
1 )、 2 )それぞれのポリエステル樹脂組成物の製造方法について以下に詳述す る。
1 ) のポリエステル樹脂組成物の製造方法は、 二軸混練機を用いて、 重合した ポリエステルチップとラジカル補足型安定剤とを溶融混練する方法である。 具体 的方法としては、 固体状の樹脂に所定量のラジカル補足型安定剤を添加し、 これ らを混合してから二軸混練機で溶融混練する方法、 樹脂を溶融させてから所定量 のラジカル補足型安定剤を添加して二軸混練機で溶融混練する方法などが挙げら れる。 この場合、 ラジカル補足型安定剤は直接添加してもよく、 予めマスターポ リマーを作成してから添加してもよい。 マスターポリマー中のラジカル補足型安 定剤濃度は 0. 5〜 5重量%であることが好ましい。 該濃度が下限に満たない場 合、 マスターポリマーの配合量が増え効率的でないことがある。 一方、 該濃度が 上限を超える範囲でマスタ一ポリマーを製造するのは製造上難しいことがある。
2 ) の方法は、 重合したポリエステルチップとラジカル補足型安定剤の粉体と を予めブレンドして、 フィルム製膜のために用いる押出機中の原料投入口に添加 し、 該押出機中で溶融混練する方法である。 この場合、 ラジカル補足型安定剤は 1 ) の方法と同様に、 直接添加してもよく、 また予めマスタ一ポリマ一を作成し てから添加してもよい。 マス夕一ポリマー中のラジカル補足型安定剤濃度は 0 . 5〜 5重量%であることが好ましい。 該濃度が下限に満たない場合、 マスターポ リマーの配合量が増え効率的でないことがある。
一方、 該濃度が上限を超える範囲でマスターポリマーを製造するのは製造上難 しいことがある。
本発明では、 重合の終了したポリエステルにラジカル補足型安定剤を添加する ことにより、 ポリエステルと化学的に結合しているラジカル補足型安定剤の量を 2 0 0 p p m以下に制御することができる。 ポリエステルの重合段階でラジカル 補足型安定剤を添加した場合、 ラジカル補足型安定剤の反応性官能基がポリエス テル原料または低分子量物と反応して、 共重合成分または末端基封鎖剤として容 易にポリエステル中に組み込まれ、化学的結合量が 2 0 0 p p mを超えてしまう。 なお、 1 ) または 2 ) の方法をラジカル補足型安定剤を添加するための主たる 方法として用い、 さらにポリエステル樹脂の重合段階でラジカル補足型安定剤を 添加する方法を従たる方法として併用することができる力 その場合、 従たる方 法による添加量は、全ラジカル補足型安定剤添加量の 3 0 %以下、さらには 1 0 % 以下のできるだけ少ない添加量範囲での組み合わせに限られる。 かかる範囲を超 えて併用する場合、 ポリエステルと化学的に結合しているラジカル補足型安定剤 の量が 2 O O p p mを超えてしまい、 長期加熱後の耐電圧特性が低下するためで ある。
その他、 1 ) または 2 ) の方法で得られたラジカル補足型安定剤含有ポリマ一 をマスターポリマ一として用い、 ラジカル補足型安定剤を含まないポリマーと二 軸混練機で溶融混練する方法により、 ラジカル補足型安定剤の添加量を調整して もよい。
また、 ポリエステル樹脂組成物中にさらに不活性粒子、 および Zまたはィォゥ 系安定剤、 リン系安定剤からなる群から選ばれる少なくとも 1種を含む場合、 こ れらの添加剤は、 ラジカル補足型安定剤と同様の方法で添加することができる。
<フィルム製膜方法 >
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムを得る方法を以下に具体的に述べるが、 以下の例に特に限定されるものではない。
前述の方法によって得られた樹脂組成物は、 所望に応じて乾燥後、 押出機に供 給して、 Tダイよりシート状に成形される。
Tダイより押し出されたシート状成形物を表面温度 1 0〜6 0 °Cの冷却ドラム で冷却固化し、 この未延伸フィルムを例えばロール加熱または赤外線加熱によつ て加熱した後、 縦方向に延伸して縦延伸フィルムを得る。 かかる縦延伸は 2個以 上のロールの周速差を利用して行うのが好ましい。 縦延伸温度はポリエステル樹 脂のガラス転移点 (T g ) より高い温度、 更には T gより 2 0〜4 0 高い温度 とするのが好ましい。 縦延伸倍率は、 使用する用途の要求に応じて適宜調整すれ ばよいが、 好ましくは 2 . 5倍以上 5 . 0倍以下、 更に好ましくは 3 . 0倍以上 4. 5倍以下である。 縦延伸倍率が下限に満たない場合、 フィルムの厚み斑が悪 くなり良好なフィルムが得られないことがある。 また縦延伸倍率が上限を超える 場合、 製膜中に破断が発生しやすくなる。
得られた縦延伸フィルムは、続いて横延伸を行い、その後必要に応じて熱固定、 熱弛緩の処理を順次施して二軸配向フィルムとされるが、 かかる処理はフィルム を走行させながら行われる。横延伸処理は樹脂のガラス転移点(T g )より 2 0 °C 高い温度から始め、 樹脂の融点 (Tm) より (1 2 0〜 3 0 ) で低い温度まで昇 温しながら行なわれる。 かかる横延伸開始温度は、 好ましくは (T g + 4 0 ) 以下である。 また横延伸最高温度は、 好ましくは Tmより (1 0 0〜4 0 ) °C低 い温度である。 横延伸開始温度が低すぎるとフィルムに破れが生じやすい。 また 横延伸最高温度が (Tm— 1 2 0 ) °Cより低いと、 得られたフィルムの熱収縮率 が大きくなり、 また幅方向の物性の均一性が低下しやすい。 一方横延伸最高温度 が (Tm— 3 0 ) °Cより高いとフィルム力 S柔らかくなりすぎ、 製膜中にフィルム の破れが起こり易い。
横延伸過程の昇温は連続的でも段階的 (逐次的) でもよいが、 通常は段階的に 昇温する。 例えば、 ステンターの横延伸ゾーンをフィルム走行方向に沿って複数 に分け、 各ゾーンごとに所定温度の加熱媒体を流すことで昇温する。
横延伸倍率は、 使用する用途の要求に応じて適宜調整すればよいが、 好ましく は 2 . 5倍以上 5. 0倍以下、更に好ましくは 3 . 0倍以上 4. 5倍以下である。 横延伸倍率が下限に満たない場合、 フィルムの厚み斑が大きくなり易く良好なフ イルムが得られないことがある。 また横延伸倍率が上限を超える場合、 製膜中に 破断が発生しやすくなる。
二軸延伸されたフィルムは、 その後、 必要に応じて熱固定処理力 S施される。 熱 固定処理を施すことにより、 得られたフィルムの高温条件下での寸法安定性を高 めることができる。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、 ポリエチレン一 2, 6—ナフタレ ンジカルボキシレートフィルムの場合、 2 0 0 °Cにおける熱収縮率は一 3〜 3 % であること力好ましく、 更に好ましくは一 2 ~ 2 %、 特に好ましくは一 1〜1 % である。 2 0 0 °Cにおける熱収縮率が上述の範囲を満たさない場合、 該フィルム に金属膜を蒸着して積層フィルムを製造し、フィルムコンデンサ一とした場合に、 ベースフィルムまたは金属膜のいずれかにしわ力 S入ることがある。 2 0 0 °Cにお ける熱収縮率を上述の範囲内にするためには、 熱固定処理を (Tm— 1 0 0 °C) 以上、 さらには (Tm— 7 0 ) °C〜 (Tm— 4 0 ) での範囲で行うことが好まし い。
また本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、 熱収縮を抑えるために更にォ フライン工程において 1 5 0〜2 2 01で1〜6 0秒間熱処理した後、 5 0〜 8 0 の温度雰囲気下で徐冷するァニール処理を施しても構わない。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、 ラジカル補足型安定剤のフィルム 中での分散性を高めるため、 1 ) の方法を主たる方法としてポリエステル樹脂組 成物を製造し、 その後さらに溶融混練処理を行ってもよい。 混練方法は特に限定 されない。 混練は、 例えば 1軸ルーダー、 2軸ルーダーおよびニーダーを使用し て行うことができる。 溶融混練処理温度は、 樹脂成分が溶融する温度より 5〜1 0 0 °C高い温度であり、 特に好ましくは樹脂融点より 1 0〜6 0 °C高い温度であ る。 高温すぎると樹脂の分解や異常反応を生じることがある。 また、 混練処理時 間は少なくとも 3 0秒以上 1 5分以内、 好ましくは 1〜1 0分である。
<機能層〉
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、 少なくとも片面に、 他の機能を付 与する目的でさらに他の層を積層した二軸配向積層フィルムであってもよい。 例 えば、 セルフヒ一リング性を改善する目的で、 二軸配向フィルムの少なくとも片 面に酸素原子含有化合物を含む層をさらに有してもよレ^この層の表面において、 X線光電子分光法により測定した炭素原子に対する酸素原子の比率は好ましくは 1 0 %以上、 さら好ましくは 1 5 %以上である。 酸素原子含有化合物としては、 セルロース、 S i〇2が例示される。 S i〇2の場合は真空蒸着、 イオンプレーテ ィングまたはスパッタリングのいずれかの方法によって積層してもよい。
また該機能層は金属層であってもよい。 金属層の材質については、 特に制限は ないが、 例えばアルミニウム、 亜鉛、 ニッケル、 クロム、 錫、 銅およびこれらの 合金が挙げられる。 金属層は真空蒸着、 スパッタリング、 接着剤を介した塗布の いずれかの方法によって積層してもよい。
<用途 >
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、 室温から高温領域に渡り優れた耐 電圧特性を有することから、電気絶縁フィルムとして好適に使用することができ、 特に使用環境が高温に及ぶ電気絶縁用途の電気絶縁フィルムとして好ましく使用 することができる。 具体的には、 フィルムコンデンサー、 ゥエッジ材ゃスロット 材などのモーター絶縁部材、 フレキシブルプリント回路基板、 フラットケーブル などの電気絶縁用途のベースフィルムとして用いることができる。
これらの電気絶縁用途のうち、 例えばフィルムコンデンサ一は、 本発明の二軸 配向ポリエステルフィルムの片面に金属層を積層した積層フィルムを卷回または 積層することによって得られる。 また、 フレキシブルプリント回路基板は、 本発 明の二軸配向ポリエステルフィルムの少なくとも片面に銅箔または導電ペースト 力 なる金属層を積層させ、 金属層に微細な回路パターンを形成することによつ て得られる。 またゥエッジ材ゃスロット材などのモータ一絶縁部材は、 本発明の 二軸配向ポリエステルフィルムを Rのついたポンチを用いて変形加工を行うこと によって得られる。
かかる電気絶縁用途の中でも、 特にフィルム上に金属層を設ける電気絶縁用途 に好適に用いられ、 フィルムコンデンサ一、 フレキシブルプリント回路基板など の電気絶縁用途に好適に用いることができる。 実施例
以下に実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、 本発明の範囲はこれら実施 例により限定されるものではない。 なお、 実施例中の各評価項目は下記の方法に より測定および評価した。 また、 実施例中の部および%は、 特に断らない限り、 それぞれ重量部および重量%を意味する。
( 1 ) ラジカル補足型安定剤の含有量
フィルムサンプル 2 O m gを重トリフルォロ酢酸:重クロ口ホルム = 1 : 1の 混合溶媒に溶解し、 6 0 0 Mの1 H— NMR装置を用いて積算回数 2 5 6回で測 定して求めた。
( 2 ) ポリエステルと化学結合しているラジカル補足型安定剤の割合
フィルムサンプルをへキサフルォロイソプロパノールとクロ口ホルムの混合溶 媒に溶解した後、 メタノールを加えて再沈させ、 沈殿したポリマ一を分離してメ 夕ノールを加えて超音波洗浄を行って残存する低分子成分を除去する。 得られた サンプルを減圧乾燥し、 サンプル 2 O mgを重トリフルォロ酢酸:重クロ口ホル ム = 1 : 1の混合溶媒に溶解して 6 0 0 Mの1 H— NMR装置を用いて積算回数 2 5 6回で測定を行い、 ラジカル補足型安定剤がポリエステルと化学的に結合し ている量を求めた。 なおラジカル補足型安定剤量の検出限界値は 2 O O p p mで あった。 (3) 室温下での絶縁破壊電圧
得られた二軸配向ポリエステルフィルムを用い、 J I S規格 C 2151に記載 の DC試験のうち平板電極法に準拠して、 東京精電 (株) 製 I TS— 6003を 用いて、 0. 1 kV/s e cの昇圧速度で測定し、 破壊時の電圧を絶縁破壊電圧 として測定した。 測定は n = 50で行い、 平均値を絶縁破壊電圧とした。 なお測 定は 25 °Cの室温で実施した。
(4) 高温下での絶縁破壊電圧
J I S規格 K6911に準拠し、 得られた二軸配向ポリエステルフィルムを用 いて試験片寸法 10 cmx 10 cm、 電極形状;上部電極 Φ 20mmの球状、 下 部電極 10 OmmX 10 OmmX 100 m厚み (ステンレス製)、 昇圧速度; DC 0. 1 kVZs e c、 試験雰囲気シリコンオイル中 (J I S c 2320絶 縁油適合品)、 試験装置;耐電圧試験器 T〇S 5101 (菊水電子工業 (株) 製) を用いて、 150°Cの温度下で n = 3測定し、 それぞれの平均値を求めた。
(5) 絶縁破壊電圧差 (BDVt25tl50)
(3)、 (4) の方法によって求めた各温度の絶縁破壊電圧値を用い、 25°Cに おける絶縁破壌電圧から 150 Cにおける絶縁破壊電圧を差し引いて、 絶縁破壊 電圧差を求めた。
(6) 長期加熱後の絶縁破壊電圧
得られた二軸配向ポリエステルフィルムをギアオーブン中に静置して 150°C で 300時間加熱処理を行った後、 オーブンから取り出したフィルムを室温に静 置し、 その後 25°Cにおける絶縁破壊電圧を測定した。 かかる絶縁破壌電圧の測 定方法は、 (3) の方法に準拠した。
(7) フィルム厚み
電子マイクロメータ (アンリツ (株) 製の商品名 「K一 312 Α型」) を用いて 針圧 30 gにてフィルム厚みを測定した。
(8) フィルム中の金属元素の測定 - フィルム 5 gをホットプレート上で 310°Cにまで加熱して融解し、 平板状の ディスクを作成する。 そして該ディスクを理学電気 (株) 製の蛍光 X線 3270 E型を用いて測定し、 該ディスクに含有される各元素量を測定した。
くチタン触媒 P E Nポリマーの作成方法 >
P 1 ; 2, 6—ナフタレンジ力ルポン酸ジメチルエステル (以下、 NDCと称 することがある。) 100部、 エチレングリコール(以下、 EGと称することがあ る。) 60部およびチタン化合物(卜リメリット酸チタンをチタン元素量が 15m mo 1 %となるように添加) を SUS製容器に仕込み、 140°Cから 240°Cに 昇温しながらエステル交換反応させた後、 反応混合物を重合反応器に移し、 29 5°Cまで昇温し、 3 OP a以下の高真空下にて重縮合反応させ、 固有粘度 0. 6 d lZgのポリエステル (ポリエチレン一 2, 6—ナフ夕レンジカルポキシレー ト) を得た。
<ラジカル補足型安定剤含有 P E Nポリマーの作成方法 >
P 2 ; P 1の方法により得られたポリエステル、 及びラジカル補足型安定剤と してのフエノール系安定剤 「I r g a n o X (登録商標) 1010」 を設定温度 300での 2軸押出機に投入し、 溶融混練を行ってポリエステル樹脂組成物を得 た。 フエノール系安定剤は、 その含有量がポリエステルの重量に対して 2重量%
(20 X 103p pm) となるように用いた。
<ラジカル補足型安定剤含有 P E Nポリマーの作成方法 >
P 3 ; P 1の方法により得られたポリエステル、 及びラジカル補足型安定剤と してのフヱノール系安定剤 「I r ganox (登録商標) 1330」 を設定温度 300°Cの 2軸押出機に投入し、 溶融混練を行ってポリエステル樹脂組成物を得 た。 フエノール系安定剤は、 その含有量がポリエステルの重量に対して 2. 8重 量% (28 X 103 p pm) となるように用いた。
<アンチモン触媒 PENポリマーの作成方法 >
P4 ; ナフタレン— 2, 6—ジカルポン酸ジメチル 100部およびエチレング リコール 60部を酢酸マンガンの存在下、 常法によりエステル交換反応を行った 後、 次いで三酸化アンチモンをアンチモン原子量で 300 pmとなるよう添加 して常法により重縮合させてポリエチレン一 2 , 6一ナフ夕レンジ力ルポキシレ —トを得た。 本ポリエステル中の各原子の濃度は Mn=50 p pm、 S b = 30 0 p pmであった。
<ラジカル補足型安定剤含有 P E Nポリマーの作成方法 >
P 5 ; P 4の方法によりアンチモン触媒を用いて得られたポリエステル及びラ ジカル補足型安定剤としてのフエノール系安定剤 「 I r g a n 0 X (登録商標) 1010」 を設定温度 300°Cの 2軸押出機に投入し、 溶融混練を行ってポリエ ステル樹脂組成物を得た。 フエノール系安定剤は、 その含有量がポリエステルの 重量に対して 0. 5重量% (5X 103p pm) となるように用いた。
<ラジカル補足型安定剤含有 P E Nポリマーの作成方法 >
P 6 ; P 1の方法により得られたポリエステル及びラジカル補足型安定剤とし てのフエノール系安定剤 「I r g a n o X (登録商標) 1010」 を用い設定温 度 300°Cの 2軸押出機に投入し、 溶融混練を行ってポリエステル樹脂組成物を 得た。フエノ一ル系安定剤は、その含有量がポリエステルの重量に対して 6重量% (60 X 103p pm) となるように用いた。
<ラジカル補足型安定剤含有 P E Nポリマーの作成方法 >
P 7 ; 2, 6—ナフ夕レンジ力ルポン酸ジメチルエステル 100部、 エチレン グリコール 60部、 チタン化合物 (トリメリット酸チタンをチタン原子量が 15 mmo 1 %となるように添加)にフエノール系安定剤として「I r g anox (登 録商標) 1010」 をポリマー重量に対して 8 X 103p pmとなるように SU S製容器に仕込み、 140でから 240°Cに昇温しながらエステル交換反応させ た後、 反応混合物を重合反応器に移し、 295°Cまで昇温し、 3 OP a以下の高 真空下にて重縮合反応させ、 固有粘度 0. 6d lZgのポリエチレン一 2, 6- ナフ夕レンジ力ルポキシレートを得た。
P 8 ; 2, 6—ナフタレンジ力ルポン酸ジメチルエステル 100部、 エチレン グリコール 60部、 チタン化合物 (トリメリット酸チタンをチタン原子量が 15 mmo 1 %となるように添加)にフエノール系安定剤として「I r g anox (登 録商標) 1010」 をポリマー重量に対して 20 X 103 p pmとなるように S US製容器に仕込み、 140°Cから 240°Cに昇温しながらエステル交換反応さ せた後、 反応混合物を重合反応器に移し、 295°Cまで昇温し、 30Pa以下の 高真空下にて重縮合反応させたが、 途中で溶融粘度が高くなりすぎ、 重合装置の 溶融攪拌の上限を超えた。
実施例 1
P 2のポリマーを 1 8 0 °Cで 6時間乾燥後、 3 0 0 に加熱された押出機に供 給し、 2 9 0 °Cのダイスよりシート状に成形した。 さらにこのシートを表面温度 6 O tの冷却ドラムで冷却固化した未延伸フィルムを 1 4 0 °Cに加熱したロール 群に導き、 長手方向 (縦方向) に 3 . 6倍で延伸した後、 6 0 °Cのロール群で冷 却した。
続いて、縦延伸したフィルムの両端をクリップで保持しながらテン夕一に導き、 横延伸最高温度が 1 5 0 °Cに加熱された雰囲気中で長手方向に垂直な方向 (横方 向)に 4. 0倍で延伸した。その後テン夕一内で 2 1 0 °Cで 5秒間熱固定を行い、 さらに 2 0 0 °Cで 1 %熱弛緩を行つた後、 均一に徐冷して室温まで冷却し、 3 m厚みの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
実施例 2〜 4及び比較例 1〜 5
表 1に記載のポリマーに変更した以外は実施例 1と同様の操作を行い、 3 m 厚みの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
表 1から明らかなように、 ラジカル補足型安定剤の含有量が多くなるに従い、 2 5 °Cおよび 1 5 0 °Cの絶縁破壊電圧がともに向上した。 またラジカル補足型安 定剤を含有させたフィルムは、 ラジカル補足型安定剤を含まないフィルムに比べ て、 2 5 °Cと 1 5 0 °Cにおける絶縁破壊電圧差が小さくなり、 高温領域の絶縁破 壊電圧特性が向上した。 さらに、 これらの耐電圧特性はチタン化合物を触媒とし て用いることにより向上した。 また、 ラジカル補足型安定剤がポリエステレと化 学的に結合している量が 2 0 0 p pm以下であることにより、 ラジカル補足型安 定剤がポリエステル樹脂と化学的に結合している量が 2 O O p p mを超えている 比較例に比べ、 長期加熱後の耐電圧特性が良好に維持されていた。
Figure imgf000025_0001
表 1 (つづき)
Figure imgf000026_0001
以上のとおり、 本発明のフィルムは、 室温から高温領域にわたって高い耐電圧 特性を有し、 力つ長期加熱処理後も高い耐電圧特性が維持されることから、 電気 絶縁用フィルムとして好適であり、例えばフィルムコンデンサ一やモーター絶縁、 フレキシブルプリント回路基板の絶縁フィルムなどに使用することができる。 特 に高温環境で長期にわたる信頼性が必要な自動車ェンジンルーム内で使用される コンデンサ一の絶縁フィルムとして有用である。

Claims

1. ポリエステルからなる層の少なくとも 1層からなるフィルムであって、そ の少なくとも 1層のポリエステルは触媒としてのチタン化合物とラジカル補足型 安定剤を含有し、該ラジカル捕捉型安定剤の含有量はポリエステルに対し重量で、
1, 000〜50, 000 p pmであり、 そのうちポリエステルと化学的に結合 している割合は 200 p pmを超えない、 ことを特徴とする電気絶縁用二軸配向 請
ポリエステルフィルム。
^の
2. ラジカル補足型安定剤の含有量が 16, 000〜 50, O O O pp mであ る請求項 1に記載の電気絶縁用二軸配向ポリエステルフィルム。
3. ラジカル補足型安定剤がフエノール系安定剤およびァミン系安定剤よりな る群から選ばれる少なくとも 1種である請求項 1または 2に記載の二軸配向ポリ エステルフィルム。
4. ラジカル補足型安定剤の融点が 200°C以上である請求項 1〜 3のいずれ かに記載の二軸配向ポリエステルフィルム。
5. 上記少なくとも 1層のポリエステルがポリエチレン一 2, 6—ナフタレン ジカルポキシレートである請求項 1〜 4のいずれかに記載の二軸配向ポリエステ ルフィルム。
6. 下記式 (1) で表される絶縁破壊電圧差が 50〜: L 10 V/ mを示し、 かつ 150°Cにおける絶縁破壊電圧(BDVtl5。)が 280 VZ xm以上を示す 請求項 1〜 5のいずれかに記載の二軸配向ポリエステルフィルム。
絶縁破壊電圧差 =BDVt25— BDVtl50 · · · (1)
(式中、 BDVt25は 25°Cにおける絶縁破壊電圧 (VZ m) を表し、 BDVt 150は150°Cにおける絶縁破壊電圧 (VZzm) を表す。)
7. 150 °Cで 300時間加熱処理後の 25 °Cにおける絶縁破壊電圧が 380 V/ m以上を示す請求項 1〜 6のいずれかに記載の二軸配向ポリエステルフィ ルム。
8. 上記少なくとも 1層のポリエステルが不活性粒子を 0.0001〜1重量% 含有する請求項 1〜 7のいずれかに記載の二軸配向ポリエステルフィルム。
9. フィルムコンデンサ一用またはモーター絶縁用である請求項 1〜8のいず れかに記載の二軸配向ポリエステルフィルム。
10. 請求項 1〜 9のいずれかに記載の二軸配向ポリエステルフィルムの少な くとも片面に金属層が積層された二軸配向積層フィルム。
11. 請求項 1〜 9のいずれかに記載の二軸配向ポリエステルフィルムからな る電気絶縁フィルム。
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