JPH011217A - コンデンサ− - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコンデンサーに関するものである。

更に詳しくは、特に耐電圧特性、寿命特性、高温「ＯＲ
値」に優れたフィルムコンデンサーに関するものである
。

〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕従来フ
ィルムコンデンサーは広く用いられておす、中でもポリ
エステルフィルムコンデンサーは、他のフィルムコンデ
ンサーに比し物理的化学的及び電気的性質に優れた特性
を有しておシ、古くから使用されている。ポリエステル
フィルムをコンデンサー用として使用するためには幾つ
かの特性を満足する必要がある。例えば常温並びに高臨
時に於ける静電容量と絶縁抵抗の積、即ち「ＯＲ値」と
呼ばれる特性及び耐電圧特性が良好であること。又コン
デンサーとしての寿命が長いこと、即ち寿命特性に優れ
ることが必要である。更にロール巻き、素子巻き、蒸着
、偏平化等の製造加工々程に於いて滑シ特性が良好なこ
とも必須の粂件である。

特にフィルム厚みの４いものでは滑り性が劣るとロール
巻き、素子＠き時に端面の不揃いやンワ入すなどの欠陥
が生ずるし、蒸着金属薄膜を形成する為の蒸着工程では
冷却ドラムとフィルムとの間に束縛気泡が生じ、熱負け
だよる「ちぢみ」が発生する等種々の問題を引き起こす
。

従来、コンデンサー用ポリエステルフィルムの電気特性
を改良する手段として各種のリン化合物を添加する方法
が良く知られている。しかしこの方法では電気絶縁抵抗
は改良されるものの滑シ特性が著しく低下し、製造加工
々程で大きな問題を生ずる欠点がある。フィルムの滑シ
特性を向上させるには何らかの方法でフィルム表面に突
起を与えれば良く、このためには原料ポリエステル中に
ポリエステルに対し不活性な微粒子を存在せしめれば良
いことが知られている。

この不活性な微粒子を存在させる方法には大きく一つの
方法がある。

その７つは析出法と呼ばれる方法で、エステル交換反応
に用いたカルシウムやリチウム化合物等の触媒をリン化
合物の存在下あるいは非存在下ポリエステル製造反応系
に微細な不活性微粒子として析出させるものである。こ
の場合エステル交換反応後カルシウムやリチウム化合物
を添加して微細な不活性微粒子としても良いことは勿論
であるし、同様な方法はエステル化反応を経由する場合
にもあてはまる。この析出した不活性微粒子を用いて滑
シ性を改良しようとする場合には一般だ析出粒子の径、
粒子菫が変化し易いため、滑υ性のコントロールが難し
くなる。又概して滑シ性が悪い上、再生使用した場合、
もとの滑シ性を与えなくなるという欠点もある。

析出法と対比される今一つの方法は、添加法と呼ばれる
方法でカオリン、シリカ、メルク、炭酸カルシウム、リ
ン酸カルシウム等をそのままあるいは微粒子化したのち
ポリエステル反応系。

成形時等に添加するものである。これらボリエ紋 ステルに不活性な無機屓子を添加する方法は往々にして
不用な粗大粒子の混入や、凝集による粗大な二次粒子の
発生を引き起こす。この粗大粒子を除去するＫは必ず分
級操作が必要とし。

また必要に広してその前処理としての粉砕操作が必要と
なるので操作が煩雑となる。しかもこのような操作を行
なったとしてもなお粗大粒子の混入は避けられない。粗
大粒子あるいは凝集だよる二次粒子が存在することは特
にコンデンサー用フィルムとしては致命的で耐電圧特性
、寿命特性等の電気特性に悪影響を及ぼす。

しかしながら、この粒子添加法は微粒子の粒径、量を任
意に制御することが出来、しかも結果の再現性も析出法
に比べ良好であるという特長を有するゆえ、添加法でこ
れらの欠点が克服されればその利用価値は犬である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは上記実情に鑑みて、耐電圧特性、寿命特性
、高温「ＯＲ値」等の電気特性に優れ、且つコンデンサ
ー製造工程で必要とされる滑シ特性にも優れたコンデン
サーについて鋭意検討した結果、ある特定の製法で製造
したシリカ粒子を特定量含有してなり、且つ、フィルム
の溶融比抵抗が特定範囲を満たすポリエステルフィルム
を銹１を体とし、電極層として金属箔又は蒸着金属薄膜
からなるコンデンサーが優れた特性を有することを見出
し本発明に至った。

即ち本発明の要旨は誘電体がポリエステルフィルム、′
￥を極が金属箔又は蒸着金属薄膜からなるコンデンサー
において、該ポリエステルフィルム中に、アルコキシシ
ランを加水分解反応及び縮合反応して得られる平均粒径
が０，０／〜３．０μｍ、下記式で定義される粒度分布
〔Ｂ〕がλ、７以下である実質的に非晶質で１球形のシ
リカ粒子ｆＯ０００１〜ｊ　ｗｔ％含有し、該ポリエス
テルフィルムの溶融時の比抵抗がコ、ＯＸ　／　０”Ω
ａＣ１１１以上壜下本発明を更に詳細に説明する。

本発明でいうポリエステルとは、テレフタル酸、λ、６
−ナフタレンジカルボン酸の如き芳香族ジカルボン酸又
はそのエステルと、エチレングリコールを主たる出発原
料として得られるポリエステルを指すが他の第三成分を
含有していてもかまわない。この場合、ジカルボン酸成
分としては例えばイン７タル酸、７タル酸、２．６−ナ
フタレンジカルボン酸、テレフタル酸、アジピン酸、セ
パシン酸、及びオキシカルボン酸成分、例えばｐ−オキ
シエトキシ安息香酸等の一種又は二種以上を用いること
が出来る。グリコール成分としては、ジエチレングリコ
ール、グロピレンクリコール、ブタンジオール、へ亭−
７クロヘキサンジメタツール、ネオペンチルグリコ有す
るポリエステルであることが好ましい。

本発明に於いてはコンデンサーの誘電体として用いるポ
リエステルフィルムに含有せしめる粒子及び該フィルム
の溶融時の比抵抗に特徴を有する。即ちコンデンサーを
製造する迄の工程。

例えばロール巻き、蒸着、素子巻き、偏平化等でのトラ
ブルや欠陥を極力押える為には誘電体であるポリエステ
ルフィルムの滑り性ヲ良くする必要がろるが、そのため
、ポリエステル中に不活性な微粒子を存在せしめフィル
ム表面だ微細な凹凸を付与せしめれば良いことが知られ
ている。しかしながら、こうした微粒子を付与せしめる
ことで前述した様に応々にして電気特性を著しく低下さ
せることがある。本発明者らは？Ｗシ性と電気特性を同
時に満足するＫは、ポリエステルフィルムに含有せしめ
る微粒子としてアルコキシシランを加水分解、縮合反応
し得られた平均粒径がｏ、ｏｌ〜Ｂ、０μｍで粒度分布
（２）が２．ｑ以下の極めて微細で、且つ、粒子径のそ
ろりた非晶質で球形のシリカ粒子を用いれば良いことを
見出した。更に、特に高温度に於ける静電容量と絶縁抵
抗の積即ち「ａｕ値」の改良ハ該ポリエステルフィルム
の溶融比抵抗をコ、ＯＸ　／　０”Ω・α以上にするこ
とで達成されることを知見し本発明に至った・ 本発明で用いるシリカ粒子はアルコキシシランを出発原
料としてアミン触媒を用い加水分解反応、及び縮合反応
によって得られる。アルコキシシラン化合物は一般式（
Ｏｎ　＆ｎ＋＋　Ｏ）ａ　Ｓ　１で表わされる化合物で
、例えばテトラメトキシシラン、テトラエトキシン２ン
、テトラプロポキシシラン、テトラメトキシシラン等の
化合物が好適に用いられる。加水分解反応及び縮合反応
触媒として、アンモニア、トリメチルアミン、テトラエ
チルアンモニア水溶液、尿素等を用いることが出来、好
ましくはアンモニア水溶液が良いロ シリカ粒子の合成方法は例えば以下の如く行なわれる。

即ち、メタノール溶媒中にテトラメトキシシランを溶解
させた溶液（Ａｔ　全作シ、別途、メタノール溶媒中に
アンモニア水溶液を溶解させた溶液ＣＢ＋を作成する。

両溶液共に所定の温度、例えば−０〜３０℃に保存した
後、溶液（Ｂｌを激しく攪拌しつつ溶液ｆＡｔを添加す
る。次いで所定温度で数時間保持した後、遠心分離し、
溶媒のアルコールで洗滌後、エチレングリコールに分散
するか、又は反応終了後のシリカ粒子の懸濁液にエチレ
ングリコールを添加した後蒸留を行って過剰のアンモニ
ア、アルコール水を除去する方法でも良い。何れにして
も本発明のシリカ粒子は最終的にエチレングリコールス
ラリーとして調整することが好ましい。

本発明のシリカ粒子は多くの特徴を有しているが、その
代表として粒径均一性に優れること及び粒子形状が球形
であることが掲げられる。

粒径均一性は粒度分布をもって示されるが、その測定に
は電子顕微鏡を使用した。粒子約１０００イ１Ｊ＠： 積算休講分率がＩＯ係及び９０％の所の粒径の比（ｄ＋
＠／　ａ、・）をもって粒度分布の尺度とする。

本発明のシリカ粒子はこのｄ、、／　ａ、、の値がコ、
７以下であり、粒度分布がシャープであることを示して
いる。粒度分布が犬であることは大粒子の存在率が高い
ことを表わし、大粒子は大突起を形成し、耐電圧や容量
の低下の原因となシ好ましくないものである。

粒子形状を表わす方法としては下記の体積形状係数をも
って表わした。粒子の投影面における最大径（ｄ）と粒
子体積（ｖ）とを用い下式にて体積形状係数を求めた。

ＣＯｖ〕＝ｖ／ａａ 本発明のシリカ粒子は〔Ｏｖ〕が０．４ｔ〜π／６の範
囲であシ真球に近いものであることを示す。

粒子形状が真球に近いとポリエステルフィルく製品幅方
向の特性のムラ（ボーイングと呼すなってくると前述と
反対に特性上のムラ、異方性が激しくなり好ましくない
、又同時にこうした形状の粒子を含有したフィルムのコ
ンデンサーは応々にして、耐電圧特性や寿命特性に劣シ
好ましくないものであった。

本発明で用いるシリカ粒子の平均粒径は０．０／〜Ｊ、
ρμｍであることが必要であり、好ましくはＯ，０Ｓ−
−コ、ｏｐｍ、更に好ましくは００ｌＯ〜／ｊμｍであ
る。平均粒径が０．０／μｍ未満ではロール巻き、素子
巻き、偏平化等の工程で必要とされる滑り特性か満足の
ゆくものでなく、又粒子間相互作用が増大し凝集体を生
成するようになる。こうした凝集体はフィルム表面の粗
大突起ともなり、耐電圧不良、寿命特性の低下などを引
き起し好ましくないものとなる。逆に平均粒径が３８０
ｍを越えると、滑シ性は良いもののフィルム表面の粗さ
が犬となり、静電容量が低下するし、粗大粒子の存在率
も多くなシ耐電圧不良も見られるようになり好ましくな
い状態となる。

ポリエステル中のシリカ粒子の含有量はＯ０θＯ／〜ｊ
　ｗｔチであることが必要であシ、好ましくはが不充分
で、逆に！ｒ　ｗｔ％を越えるとフィルムが粗面化し、
容量の低下をきたしたり、凝集体が生成し耐電圧不良、
寿命特性の低下を引き起こしたりして好ましくない。

本発明のシリカ粒子は粒度分布が２．７以下と極めてシ
ャープである故、特殊な粉砕処理、分級処理操作を必要
とぜず、しかもスラリーのフィルター濾過性にも極めて
優れている。

更に、本発明の重要な要件としては、該シリカ粒子を含
有したポリエステルフィルムの溶融時の比抵抗（ρＶ）
をコ、０Ｘ１０”Ω・ｃｒｒＬ以上にすることである。

ρ７がコ、ＯＸ　／　０”Ω・α未満になると。

絶縁抵抗の低下、特に高温時（７１５℃）の絶縁抵抗が
低下し好ましくない。

ρＶをコ、ＯＸ　／　０”Ω”ｌｌｌ’ｍ以上とするに
は、例えばエステル交換触媒として用いるアルカリ土類
金属化合物と熱安定性改良剤として用いるリン化合物と
の比を当蓋比（Ｐ／Ｍｅ）でへコ以上、好ましくは／、
！ｒ以上にすることで達成される。アルカリ土類金属化
合物としては例えば、酢酸カルシウム、酢酸マグネシウ
ム、酢酸マンガン等が好適に用いられ、リン化合物とし
てはリン酸、又はリン酸エステル等が好適に用いられる
。

本発明に於けるシリカ粒子のポリエステルフィルム中へ
の添加方法はポリエステル重縮合開始前、重縮合中、重
縮合後、何れでも良いが、特に好ましくは重縮合前及び
重縮合反応初期でるる。尚、重縮合反応触媒としては通
常アンチモン化合物、Ｇｏ、Ｔｉ、Ｓｎ及びＳ１化合物
の一種以上が使用される。

以上詳述した如く、本発明は金属箔又は蒸着金属薄膜を
電極層としたフィルムコンデンサーにおいて、該コンデ
ンサーの誘電体であるポリエステルフィルム中に、Ｉ！
！ｆ定の調法で作成した寿命特性等の電気特性とを飛躍
的に向上せしめたもので本発明の工業的意義は大である
。

〔実施例〕

以下本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発
明はその要旨を越えない限シ以下の実施例に限定される
ものではない。尚、本発明の諸物性、特性の測定は以下
の方法によって行なったものであり、実施例中の部又は
壬は各々重量部、重量％を意味する。

（１）　　シリカ粒子の平均粒径及び粒径分布粒子を電
子顕微鏡にて撮影し、写真法で測って表わす。

（２）溶融時の比抵抗の測定 ポリエステル１．２２を抜付き試験管に入れ、−ｇ５℃
のオイルバスに浸し、完全に溶融してから、真空−窒素
ガスの、繰り返しで完全に気泡を抜き、この状態の中に
、ステンレス製の電極を挿入し、７０分間保持した後、
３　ｋＶの直流を印加する。印加直後の電流値を読み取
り１次式に従って比抵抗を計算する。

ρ　＝　５ｏｏｏ　×ｓ−（Ω・ＣＩｒＬ）工　　　　
　１ 式中、ρＶは比抵抗（Ω・ｃｍ）、■は電流値（Ａつ。

定法の概略図を示す。

（３）　　フィルムの滑り性の測定 フィルムの滑り性は動摩擦係数で代表し、その測定はＡ
ＳＴＭＤ−／ざ９ダに準じテープ状のサンプルで測定で
きるよう改良した方法で行なった。測定は温度２３℃士
１℃、湿度５０±５チの雰囲気下で行ない、用いたサン
プルの大きさは幅１５％、長さ／ｓｏ％で、その引張シ
速度はコク１１１Ａフ分とした。

（４）　　高温ＯＲ値の測定 コンデンサーを７２３℃に設定した恒温槽中に７時間放
置した後測定した。

静電容量Ｏの測定はゼネラルラジオ社製［ＲＬＯデジブ
リッジ」を用い／ＫＨｚ、０．ＪＶｒｍｓ　　の条件下
で行ない、電気抵抗只の測定は横河ヒューレッドバッカ
ード社製超絶縁計を用い直流１０ＯＶを印加した後、７
分後の測定値を読みとった。両者の積をＯＲ値〔Ω・Ｆ
〕とした。

（５）　　寿命特性 コンデンサーの電極両端１１ＣＪＯＯＶの直流電圧を印
加、又促進テストとしてｔｓ℃の雰囲気下で行ない、７
０００時間経過後のコンデンサー素子１００細巾短絡せ
ずにコンデンサーとしての機能を有する素子の残存率で
表わした。

（６）　　耐重圧の測定 １００ｋＶ直流耐圧試験機を用い、コンデンサー素子電
極端をクリップで試験機の電圧印加′電極及びアース電
極に各々接続し試験機電圧を７００７７秒の昇圧速度で
上昇し、コンデンサーが破壊して短絡した時の電圧を読
みとった。

実施例−／ （シリカ粒子の合成〕 テトラエチルシランｊ　Ｏ，１１ｆを夕ｏｏｙのメタノ
ールに溶解しａＯ℃に保持した／　（Ａ液）。

−万、メタノール９００９に水／１０ｆを加え−ｔｔＳ
アンモニア水溶液コｅ３ｔを加え混合し。

コＯ℃に保持した／（Ｂ液）。次いでＢ液に攪拌装置を
取り付け、攪拌しながらＡ液を添加した。

添加後直ちに加水分解反応１ｍ合反応が起こ夛反応系内
が白濁した。Ａ液を添加後更にコ時間攪拌保持した後、
エチレングリコール１０３２を加え減圧下、加熱して過
剰の水、メタノール、アンモニアを留去ぜしめて、ｉｏ
％濃度の球状シリカ微粒子を含有するエチレングリコー
ルスラリーを得た。該エチレングリコールスラリーを乾
燥後、電子顕微鏡法により平均粒径、粒度分布（ｄｕ／
　６ａｏ　）を求めた。平均粒径１ｄＯ，７ｇμｍ、粒
度分布（ｄ＋ｓ／　ａ＠ｏ　）はｉ、ｓであり、極めて
粒径の揃った球形の粒子でめった。該スラリーをＪμカ
ットのｅ過精度を有するフィルターを用いて濾過処理を
行なったがフィルターの通過性は非常に良好であった。

（ポリエステルの製造） ジメチルテレフタレート７００部とエチレングリコール
６ｏ部及び酢酸メマンガン７四水塩０、Ｏｊ部を反応器
にとシ、加熱昇臨するとともにメタノールを留去し、エ
ステル交換反応を行ない、反応開始からダ時間を要して
２３０℃に昇温し、実質的にエステル交換反応を終了し
た次いで、前述で得た平均粒径０．７！μｍのシリカ粒
子含有スラリーｉｓ部を添加し、更にエチルアシッド７
オス７二−）　０．０２１部、三酸化アンチモンｏ、ｏ
　ｙ部を加えてダ時間重縮合反応を行ないポリエチレン
テレフタレート樹脂ヲ得た。

（二軸延伸フィルムの製造） 上述で得たポリエステル樹脂を１１０℃で窒素雰囲気上
加熱乾燥後、押出機にてシート状に溶融押出しし、静電
印加冷却法にて６０μｍの無定形シートを作成した。次
いでこの無定形シートを多段縦延伸機にて３．７倍縦延
伸した後、ステンターにて９．０倍横延伸し、更に２０
０℃以上の温度域で熱固定を行ない厚さ５μｍの二軸延
伸フィルムを得た。該フィルムの溶融比抵抗はｑ、５ｘ
ｉｏ・Ω・二であった。

（コンデンサーの作成〕 かくして得られたフィルムを真空蒸着装置にてアルミニ
ウムを− 番手蒸着した。この蒸着フィルムを幅７５つへにスリッ
トし、未蒸着端（マージン部〕が左右異なるスリットテ
ープを一本重ね巻きするよう素子巻き機にかけてコンデ
ンサー素子を作った。

次にこのコンデンサー素子を常法に従ってプレス、熱処
理、端面封止及びリード線取９つけを行ない容量ｏ、ｉ
μＦのコンデンサーを作った。

以上のようにして得たコンデンサー及びポリエステルフ
ィルムの特性を第１表に示す。該コンデンサーを作成す
るまでの工程、即ち蒸着。

素子巻き、偏平化の工程での「ちぢみ」、「シワ入シ」
、「端面不揃いｊなどの欠点は見られず満足のゆくもの
であった。又コンデンサーの電気特性も極めて良好なも
のであった。

実施例コ、３ 実施例／に於いてシリカ粒子の製法を若干変更し、第１
表に掲げる平均粒径のシリカ粒子を作成し、これを用い
た以外、実施例１と全く同様にしてコンデンサーを得た
。該コンデンサーの特性を第１表に示す。本発明の要件
を満足する該コンデンサーは何れも電気特性が良好で満
足のゆくものであった。

比較例／、コ 実施例／〜３に於いて、ポリエステルフィルムに含有す
るシリカの平均粒径の変更（比較例／）又はポリエステ
ル製造段階で添加するリン化合物のりを変え、溶融時の
比抵抗の変更（比較例コ）を第１表のように行ないコン
デンサーを作成した。該コンデンサーの特性′Ｊｋ第１
表に示す。

ポリエステルフィルム中に＠有するシリカ粒子の平均粒
径が本発明の範囲をはずれ小さくなった、比較例／の場
合、フィルムの摩擦係数が高くな夛コンデンサー素子作
成迄の段階で「シワ入シ」、「端面不揃い」１等多くの
トラブルが発生し、又同時に凝集体生成による電気特性
低下も引き起こし好ましくないものであった。

一方比較例一は滑シ性は問題ないものの、溶融時の比抵
抗が本発明限界を越え低下したため。

特に高温の「ＯＲ値」が低下し好１しくない状態であっ
た。

比較例Ｊ−ｊ ポリエステル中への不活性微粒子の添加を第１表に掲げ
たように本発明以外の粒子に変更して添加し、実施例／
と同様にしてコンデンサーを得た。該コンデンサーはポ
リエステルフィルて・ 広表面が不拘−≠巷蟲、シかも粗大突起も数多く存在す
るため寿命特性、耐電圧特性が劣９コンデンサーとして
好１しくないものであった。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、特に、ｉｊｔ寛圧特性、
寿命特性、高温「ＯＲＪに優れたフィルムコンデンサー
が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶融比抵抗測定装置の概略を示したｌ・・・直
流高電圧発生器及び電流計 −・・・電極（５７と直結するステンレス棒３＠・・ゴ
ム栓 ダ・・・電極（５）以外からの漏電を防ぐテフロンチュ
ーブ よ・・・電極（ステンレス製９ ６・・・電極を固定するテフロン製の支持体７・・ｅ溶
融ＰＥＴ 出　願　人　　ダイアホイル株式会社 代　理　人　　弁理士　長谷用　　− ほか／名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘電体がポリエステルフィルム、電極が金属箔又
   は蒸着金属薄膜からなるコンデンサーにおいて，該ポリ
   エステルフィルム中に、アルコキシシランを加水分解反
   応及び縮合反応して得られる、平均粒径が０．０１〜３
   ．０μｍ、下記式で定義される粒度分布〔Ｂ〕が２．７
   以下である実質的に非晶質で、球形のシリカ粒子を０．
   ００１〜５ｗｔ％含有し、該ポリエステルフィルムの溶
   融時の比抵抗が２．０×１０＾■Ω・ｃｍ以上であるこ
   とを特徴とするコンデンサー。 〔Ｂ〕＝（粒子の積算個数が１０％の時の粒径）／（粒
   子の積算個数が９０％の時の粒径）