JPH02129905A - コンデンサー - 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） この発明は、誘電体として二軸延伸ポリプロピレンフィ
ルムを用いたコンデンサーに関するものである。

（従来の技術） 誘電体層にポリプロピレンフィルムを用いたコンデンサ
ーは、誘電正接が小さく絶縁耐力等の電気特性に優れて
いることから常用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、かかる従来のポリプロピレンフィルムは
蒸着加工時に熱を受ける為、厚みの薄いポリプロピレン
フィルムは加工時の皺が混入しやすく加工ロスが多い。

又必ずしも高絶縁性でなくポリプロピレン固有の優れた
電気特性を十分享受するものではなかった。例えば特公
昭６２−１４５６４号公報の様にアイソタクチックペン
タッド分率が高く、沸＠ｎ−ヘプタンでの含有物が小さ
いものがあるが、絶縁耐圧は必ずしも満足するものでは
ない。特開昭６１−１１０９０６号公報は結晶性の高い
フィルムであるが蒸着加工性を満足するものではなく、
絶縁耐圧においても必ずしも十分ではない。

本発明は、かかる課題に鑑みて、蒸着加工性に優れ、破
壊電圧が高く、寿命の優れたコンデンサーを提供せんと
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、誘電体の少なくとも一面に金属蒸着層を備え
たコンデンサーにおいて、誘電体として、アイソタクチ
ック度９８．０％以上、結晶サイズが１３．５ｎｍ以下
、融解ピーク温度が１６５℃以上、１３５℃のｎ−ヘプ
タンで抽出した成分の結晶化ピーク温度が８５℃以上、
面配向度１２゜０Ｘ１０’以上の二軸延伸ポリプロピレ
ンフィルムを用いたことを特徴とする。

本発明において、アイソタクチック度（以下ｒ１．ＩＪ
と略記する）とは１３５℃のｎ−ヘプタン１２時間抽出
後の残漬の重量百分率をいい、本発明に使用するポリプ
ロピレンフィルムの■。

■は９８％以上であり、好ましくは９８．５％以上であ
る。

通常のモンテ系触媒であれば、重合温度を低くすること
が立体規則性を高く保つ方法であり、また活性度の高い
触媒系を用いると、立体規則性の高いポリプロピレンを
容易に作ることができる。

−例をあげると、特公昭４３−２１７４１号公報に記載
されている三塩化チタン、ビスジエチルアルミニウム硫
酸および三塩化リンを、モル比で２：１：０．１の割合
で用いて常法によって重合したポリプロピレンは、極め
て高い立体規則性を示す。

この様にして、融解ピーク温度が１６５℃以上で、１．
Ｉが９８％以上、好ましくは９８．５％以上の結晶性の
高いポリプロピレンは重合温度や触媒の選択によって作
ることができる。

１、Ｉが９８．０％未満でおれば、フィルム内の非晶部
の割合が高くなり、絶縁耐力の低下ばかりでなく、結晶
性を低下せしめ、蒸着加工時の熱変形により皺の混入に
よる加工ロスが増える傾向にある。なお、１．Ｉの上限
は特に限定するものではないが、通常９９．６％程度で
ある。

本発明に使用するポリプロピレンフィルムのＸ線広角散
乱での結晶サイズは１３．５ｎｍ以下でおり、好ましく
は１３．０ｎｍ以下である。１３゜５ｎｍを越えると、
フィルム内の非晶部のセグメント密度の低下や分子鎖長
ざが短くなり、ライフ寿命、すなわち一定課電電圧にお
ける絶縁耐圧の低下につながり寿命が短くなる。結晶サ
イズの下限は特に限定されないが、通常、１１．０ｎｍ
程度である。

本発明において、融解ピーク温度（以下ｒＴｍＪと略記
する）とは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）における融解の
温度をいい、本発明に使用するポリプロピレンフィルム
のＴｍは１６５℃以上であり、好ましくは１６７℃以上
でおる。１６５℃未満であれば結晶性の低下により熱変
形による皺の発生や金属表面の欠点発生につながる。Ｔ
ｍの上限は特に限定されないが、通常、１７２℃程度で
ある。

本発明に使用するポリプロピレンフィルムの１３５℃の
ｎ−ヘプタン抽出成分の結晶化ピーク温度（以下「Ｔｍ
ｃＪと略記する）は、８５℃以上であり、好ましくは８
８９℃以上である。ＴｍＣの上限は特に限定されないが
、通常、９５℃である。

該フィルムを構成するポリプロピレンは、必ずしもポリ
プロピレンホモポリマーからなる必要はなく、本発明の
目的、効果を損なわない範囲で、少量、好ましくは５重
量％以下のポリエチレンやポリ４メチルペンテン１など
の他種ポリオレフィンが混合されてもよい。ＴｍＣが低
くなると絶縁耐力の低下が著しい。

本発明に使用するポリプロピレンフィルムの面配向度は
１２．０Ｘ１０−３以上であり、好ましくは１４Ｘ１０
’以上である。面配向度が１２．０×１０−３未満であ
れば、ヤング率の低下すなわちフィルムの腰が弱く、蒸
着加工時に高温下での抗張力が低下し、フィルムが熱変
形しやすく、この結果として巻取り時に長さ方向に対し
て直角の横方向に皺が混入しやすい欠点となる。面配向
度の上限は特に限定されないが、通常、１６．０Ｘ１０
−３程度である。

本発明の二軸延伸ポリプロピレンフィルムの表面粗さは
特に限定されるものではないが、粗さ（Ｒａ＞は０．１
μｍ以下であるのが望ましく、粗さが小さいほど本発明
の効果はより顕著となる。

すなわち、粗さが小さい程微細な結晶が密に存在し、結
晶性が高く、フィルムの剛性も大きく、蒸着時の熱変形
を抑制し、皺の発生を大幅に軽減することができる。

特にフィルム厚みが２〜１２μｍ位の非常に薄いフィル
ムにおいてその効果はより顕著である。

フィルムの構成は単膜に限定されるものではなく、複合
されているものでもよい。

金属蒸着フィルムを用いたコンデンサーにおいては、適
用される蒸着の金属としては、アルミニウム（Ａ　ｌ　
）　、亜鉛（Ｚｎ）等、又はそれらの合金が例示できる
が、これらに限定されず公知の金属であればいずれであ
ってもよい。

次に、本発明のコンデンサーの製造法の一例について説
明する。但し、本発明は以下の方法に限定されるもので
はない。

超高活性化触媒を用いて無溶媒の液化プロピレン中で重
合、俊処理によって得られた１、Ｉが９８．５〜９９．
５％なるポリプロピレン樹脂を２３０〜２８５℃に加熱
された押出機に供給し、スリット状の口金から吐出し、
表面温度２０〜９５℃のチルロールに接触させて冷却固
化し、厚み３５０〜８００μｍ相当の未延伸フィルムを
得る。

面配向度を高めるにはフィルムを高結晶化させる程好ま
しい値となることからチルロールでの冷却は徐冷が好ま
しい。但し、この場合、０品生成によりフィルム表面が
粗面化する傾向にあるため、注意する必要がある。

二輪延伸フィルムとする場合、上記未延伸フィルムを１
２５〜１５５℃の温度で加熱した後、長さ方向に４．０
〜５．８倍延伸する。

なお、面配向度を高めるには低い温度で高倍率延伸する
程好ましいが厚み斑を助長することから加熱温度は１４
０〜１５２℃が好ましく、延伸倍率は４．８〜５．５倍
が好ましい。

ざらにより好ましくは１４０〜１５２℃で４゜７５〜５
．０倍延伸後、１４５〜１５４℃の温度で１．０５〜１
．１倍の再延伸を行うことである。

１３５℃のｎ−ヘプタンで抽出した成分のＴｆｆｌＣは
原料にも依存するが、ＴｍＣを高めるには、溶融ポリマ
ーを冷却する際、徐冷が好ましい。長さ方向の延伸条件
にも依存し、前述のとおり再延伸を行なうことが好まし
い。

次いで、該フィルムをテンター式延伸装置に送り込み、
直角方向（横方向〉に７〜１２倍延伸する。この時の延
伸温度は１４０〜１６５℃でおる。

延伸後１４０〜１６３℃の温度で１０％以下の弛緩をし
ながら熱処理をする。Ｔｍを高めるには高温での熱処理
が好ましいが、結晶サイズが大きくなることから１４５
〜１５５℃の温度が好ましい。

次いで、必要に応じてフィルム表面の片面もしくは両面
に必要に応じて表面活性化処理（コロナ放電処理など公
知の放電処理のいずれでもよい）を行ない巻取る。以上
の様にして形成されたフィルムに、真空中でＡＩ、Ｚｎ
等の金属を膜抵抗２〜６Ω／口になる様に蒸着して電極
とし、これを２枚重ねて巻回し、必要容量のコンデンサ
ー素子とする。

なお、誘電体は、上記フィルムだけでもよいが、他のフ
ィルムや紙との積層体としてもよい。本発明のコンデン
サーは、乾式、油含浸式のいずれでおってもよい。

なお、この発明の特性値は、次の測定法により測定する
ものである。

（１）アイツタチック度（１，Ｉ） Ａ、フィルムから重量Ｗ（ｇ）の試料をとり、円筒濾紙
にこれを入れる。

Ｂ、抽出器に試料の入った円筒濾紙とｎ−ヘプタン８０
ｍ１を入れ、１３５℃で１２時間抽出を行なう。

Ｃ０抽出終了後円筒濾紙を取り外し真空乾燥器で５時間
乾燥後の試料の重量を測定し、その値をＷ’　　（Ｑ）
とする。

０１次式により１．Ｉ（％）を求める。

１、Ｉ（％）＝　（Ｗ’　／Ｗ）ｘｌｏｏ（２）結晶サ
イズ 広角Ｘ線回折法（反射法）で、印加電圧３５に■、１５
ｍＡ、５ｃａｎ　　５ｐｅｅｄ　　１°／ｍｎＳ７’ｉ
ｍｅ　　Ｃ０ｎ５ｔ　　２ｓｅｃ、ＦＳ８０００ｃｐｓ
、スリット系　ＤＳ　ＳＳ　１゜Ｒ８０，３ｍｍ、フィ
ルターはニッケルを用い、上記条件で測定後、次式で求
め、（１１０）面の測定値をフィルムの結晶サイズ（ｎ
ｍ）と定義した。

結晶サイズ＝Ｋ・λ／（β・ＣＯＳθ）にニジエラー常
数、ここではに＝１とした。

λ：０．１５４１８ β：半価幅 θ：ビーク角度 （３）融解ピーク温度（Ｔｍ） ＰＥＲＫＩＮ　　ＥＬＭＥＲ社製ＤＳＣ−ＩＩ型の走査
示差熱量計を用いて、次の測定条件にて得られた溶融時
のピーク温度を融解ピーク温度（Ｔｍ＞と定義した。

試料量：　５ｍｇ 範　　囲：５ｍｃａｌ／ｓｅｃ 昇温速度：２０℃／分 感　　度：　１０ｍＶ （４）抽出成分の結晶化ピーク温度（Ｔｍｃ＞１、Ｉの
測定で得られた抽出物を蒸発乾固させた後、前記の走査
型示差熱量計にて降温冷却時のピーク温度を結晶化ピー
ク温度（ＴｍＣ＞と定義した。

試料量：　５ｍｇ 範　　　囲：　５ｍｃａ　ｌ／ｓｅｃ 昇温速度：２０℃／分 感　　度：ｉｏｍｖ 溶融温度、保持時間：２８０℃、５分 （５）面配向度 アツベ屈折計を用いて、フィルムの両面をサリチル酸メ
チルでマウントを行ない、長さ方向、横方向、厚さ方向
の屈折率を測定し、次式にて求めた。

面配向度−（η８＋ηｙ）／２−η７ ここでηＸ：長さ方向の屈折率 ηｙ＝横方向の屈折率 η２：厚さ方向の屈折率 （６）蒸着加工ロス率 幅５３０ｍｍ、長さ２００００ｍで厚み８μｍのフィル
ムを３Ｘ１０−４丁ｏｒｒの真空下でＡ１金属を膜抵抗
２．５０／口を３００ｍ／分でマージン３ｍｍを含む幅
１００ｍｍとして蒸着加工を行なう。蒸看俊１００ｍｍ
幅に裁断しながら３５０ｍ／分の速度で巻取り、折れシ
ワ混入による製品のロス率（％）を、次式にて求めた。

ここでは検査対象蒸着製品本数は５００本とした。

（７）絶縁破壊電圧 厚み８μｍで膜抵抗２．５０／口のＡ１＠看された幅１
００ｍｍ　＜マージン幅３ｍｍを含む）のフィルムを用
いて素子巻機で１０μＦの容量のコンデンサー素子を作
製し、メタリコンを行って端部を融着させる。１１５℃
で５時間熱処理俊端子付けてコンデンサーとする。

このコンデンサーを交流で６００Ｖから１分間課電を行
ない５０Ｖずつ課電圧を昇圧しその破壊電圧を求めた。

破壊電圧はコンデンサー２０個の平均値である。

（８）シートＶ−を破壊率（％） 厚み８μｍのフィルムを１５０ｍｍｘ１５０ｍｍのサイ
ズでサンプリングを行ない、春日ｍ１ｌｌｌｌ製ＡＣ耐
圧試験機１５ｋＶの耐圧装置を用いて陽極に５０ｍｍφ
の黄銅製電極、陰極に８μｍのＡ１箔を３ｍｍ厚のシリ
コーンゴムに３枚重巻として、陽極と陰極の間にフィル
ムをおき、交流で１ｋＶ課電する。課電後から破壊する
までの時間を求め、６０秒以下で破壊する割合を次式に
て求めた。但し、測定総数は５０本とした。

シートＶ−を破壊率（％） 〔実施例〕 以下、実施例に基づいて、この発明の実施態様を説明す
る。

実施例１ １、Ｉが９９．３％なるポリプロピレン樹脂を２５０℃
に加熱された押出機に供給し、スリット状の口金から吐
出し、８５℃のチルロールに接触させて冷却固化し、４
４０μｍの未延伸シートを得た。このシートを１４５℃
の温度で長さ方向に４．７５倍延伸を行なった後、ざら
に１５０℃の温度で１．１倍の延伸を行なった後、直角
方向に１６０℃の温度で１０．５倍延伸後、１４５℃の
温度で５．０％弛緩しつつ熱処理し、８μｍのフィルム
を作った。このフィルムの片面に１０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ２
のコロナ放電処理を施した。このフィルムを５３０ｍｍ
幅にスリット後３Ｘ１０’Ｔｏｒｒの真空下で２．５Ω
／口の膜抵抗でＡ１の金属をコロナ放電処理面へ蒸着し
た。

マージン幅３ｍｍを含んだフィルム幅１００ｍｍ幅にス
リット後素子巻機にかけて１０μＦのコンデンサー素子
を作り常法によってメタリコン１１５℃で５時間熱処理
俊リード線の取付けを行なった。このコンデンサーを用
いて交流で６００Ｖから１分間課電を行ない破壊にいた
るまで５０Ｖずつ段階をえて昇圧を行なった。その結果
は第１表に示した通りであって、１．Ｉが９８％以上で
結晶サイズが１３．５ｎｍ以下、Ｔｍが１６５℃以上、
抽出成分のＴｍＣが８５℃以上、面配向度１２．０Ｘ１
０’以上のものは、すなわち実施例１のコンデンサーは
、後述の比較例１〜４に比べ明らかに耐電圧の向上して
いることがわかる。

一方、蒸着加工ロス率についても製品中での皺の発生も
なく加工ロスの向上していることが明らかでおる。

実施例２ １．７が９８．３％なるポリプロピレン樹脂を用いて、
他は実施例１と同様の条件で行った。

第１表に示す通り、実施例１と同じく絶縁耐圧、蒸着の
加工性の優れていることがわかる。

比較例１ １、Ｉが９７．５％なるポリプロピレン樹脂を用いて、
チルロール温度は８８℃以外は実施例１と同じ条件で未
延伸シートを得た。このシートを１５０℃の温度で長さ
方向に５．０倍延伸を行った後、直角方向に１５８℃の
温度で１０．０倍延伸後、１５０℃の温度で５．０％弛
緩しつつ熱処理をし、８μｍのフィルムを得た。以後は
実施例１と同様である。第１表の結果で明らかな様に得
られたフィルムは結晶性が低く、結晶サイズが大きくな
り、面配向度が小ざく、絶縁耐圧は劣り、蒸着時での熱
変形が大きくなり、皺混入によるロス率が大きくなる。

比較例２ １、Ｉ９７．５％なるポリプロピレン樹脂を用いて、他
は実施例１と同様の条件で行った。

面配向度が大きくなり、ｗＬ混入によるロス率は改良傾
向でおるが絶縁耐圧は不十分である。

比較例３ １、Ｉが９８．３％なるポリプロピレン樹脂を用いて、
他は比較例１と同様の条件で行った。

１、Ｉアップの効果により絶縁耐圧は良化傾向であるが
結晶サイズが大きく、一定課電圧下でのライフ特性はま
だ不十分である。

比較例４ １、Ｉが９９．３％なるポリプロピレン樹脂を用いて比
較例１と同様の条件で行った。

面配向度が小さく、皺混入によるロス率が大きい。

〔発明の効果〕

この発明のコンデンサーは上述した様に、Ｉ。

■が９８％以上、結晶サイズが１３．５ｎｍ以下、Ｔｍ
が１６５℃以上、抽出成分のＴｍＣが８５℃以上、面配
向度１２Ｘ１０’以上の二軸延伸ポリプロピレンフィル
ムを誘電体層としたので従来品に比べて破壊電圧が向上
し、かつ、蒸着加工ロスが小さくなっている。

そのため促進テストでの寿命性で約２０％の向上が期待
され、耐電圧を大幅に高めることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘導体の少なくとも一面に金属蒸着層を備えたコ
   ンデンサーにおいて、誘電体として、アイソタクチック
   度９８．０％以上、結晶サイズが１３．５ｎｍ以下、融
   解ピーク温度が１６５℃以上、１３５℃のｎ−ヘプタン
   で抽出した成分の結晶化ピーク温度が８５℃以上、面配
   向度１２．０×１０＾−＾３以上の二軸延伸ポリプロピ
   レンフイルムを用いたことを特徴とするコンデンサー。