JPH0346211A - コンデンサー用ポリエステルフィルム - 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、コンデンサー用二軸延伸ポリエステルフィル
ムに関する．更に詳しくは本発明は優れた作業性および
電気特性を兼ね備えたコンデンサー用二輪延伸ポリエス
テルフィルムに関するものである。

〔従来の技術および発明が解決しようとする！！！！題
〕ポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと略す）か
らなる二輪延伸フィルムは、機械的強度に優れているこ
と、１〜２μｍの厚みまで極薄化が可能なこと、価格が
比較的安いことなどから、コンデンサー用誘電体として
広く用いられている。

しかしながら、ＰＥＴフィルムを用いたコンデンサーは
８０℃以上の高温では誘電正接（　ｔａｎδ〉が大きく
なり、発熱するため、使用できなくなる欠点を有してい
る。

一方、ポリ（１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフ
タレート）（以下ＰＣＴと略す）のフィルムは誘電正接
が１００°Ｃ程度までは増加せず、ＰＥＴフィルムと比
べ、高温側の使用温度範囲を約２０°Ｃ高くすることが
できる。

しかしながら、ＰＣＴフィルムは、−船釣にＰＥＴフィ
ルムよりも滑り性が悪く、フィルム同士の摩擦係数はＰ
ＣＴフィルムの方がはるかに大きい。

ＰＣＴフィルムがＰＥＴフィルムよりも滑り性が劣るこ
とに関する明確な理由は定かではないが、１つの推論と
して、ＰＣＴフィルムの弾性率がＰＥＴフィルムのそれ
の６〜７割程度しかないことが挙げられる。すなわち、
フィルム同士を重ねた場合、表面の微細な突起は、お互
いに相手方のフィルムへ接しているが、弾性率が弱いフ
ィルムでは、フィルムに荷重（あるいは張力）がかかっ
たときに容易に弾性変形し、突起部が接している相手方
のフィルムに埋没する現象が著しくなり、結果的に摩擦
係数が大きくなるという考え方である。

摩擦係数が大きいこと、すなわち滑り性が悪いことは、
コンデンサー用フィルムとしては重大な欠点である。フ
ィルムコンデンサーは、数μｍの薄いフィルムに金属蒸
着を施したり、金属箔を巻き込むことにより電極を設け
た後、素子に巻き、更に多くの場合、巻いた素子をつぶ
して偏平にする工程を経て加工されるが、これらの工程
ではフィルムの滑り性が良いことが必要不可欠である。

フィルムの滑り性を改良するためには、通常フィルム内
に微粒子を内在させ、これによって表面に微細な突起を
形成させるが、前述したようにＰＣＴフィルムはＰＥＴ
フィルムに比べて滑り難く、またこの欠点を補うため微
粒子を多量に添加すると、内部ボイドを多発させ、フィ
ルムの絶縁破壊電圧を低下させてしまう。

ＰＣＴフィルムをコンデンサー用フィルムとして実用化
するためには、これらの欠点を克服する必要があった。

〔課題を解決するための手段］ 本発明者は、上記課題を解決すべく検討を行った結果、
特定の＆Ｉｌ戒のポリエステルフィルムの表面に、微細
な凹凸単位を多数有するフィルムがコンデンサー用フィ
ルムとして有用であることを見出し、本発明を完成する
に至った。

すなわち本発明の要旨は、酸成分の８０モル％以上がテ
レフタル酸、グリコール成分の９０モル％以上が１．４
−シクロヘキサンジメタノールで構成された二軸、延伸
ポリエステルフィルムであり、該フィルムの表面に、微
細な突起と該突起を核とする長径３μｍ以上の窪みとか
らなる凹凸単位が５０個／　ａｍ　”以上存在すること
を特徴とするコンデンサー用ポリエステルフィルムに存
する。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明のポリエステルフィルムは、その酸成分の８０モ
ル％以上がテレフタル酸で構成され、好ましくは９０モ
ル％以上、更に好ましくは９５モル％以上がテレフタル
酸で構成されているフィルムである。テレフタル酸成分
が８０モル％未満である場合には誘電正接の立ち上り温
度が低下するばかりでなく、フィルムの結晶性を低下さ
せ、熱収縮率や強度にも悪影響が及ぶ。なお、上記範囲
を満せば、第３ｒｌｉ分として、イソフタル酸、２゜６
−ナフタレンジカルボン酸、２，７−ナフタレンジカル
ボン酸、４．４’　−ビフェニルジカルボン酸等の芳香
族ジカルボン酸、あるいはＰ−ヒドロキシ安息香酸等の
芳香族ヒドロキシ酸を共重合成分として選ぶこともでき
る。

また、本発明のポリエステルフィルムは、グリコール成
分の９０モル％以上が１．４−シクロヘキサンジメタノ
ールで構成され、好ましくは９５モル％以上、更に好ま
しくは９７モル％以上が１゜４−シクロヘキサンジメタ
ノールで構成されているフィルムである。１，４−シク
ロヘキサンジメタノール成分が９０モル％未満では、酸
成分の場合と同様に誘電正接の立ち上り温度や、熱収縮
率・強度に悪影響が及ぶ。また上記範囲内で併用可能な
第３戒分としては、エチレングリコール、プロピレング
リコール、１．４−ブタンジオール等が挙げられる。

本発明における１、４−シクロヘキサンジメタノールの
シス−トランス分率は、特に限定するものではないが、
シス体／トランス体＝４７６〜Ｏ／１０の範囲が好まし
い。

本発明におけるポリ（１，４−シクロヘキサンジメチレ
ンテレフタレート）の重合方法は、公知のポリエステル
の溶融重合方法を用いることができるが、熱劣化を最小
限に抑えるため、溶融重合と固相重合を併用して所望の
重合度とする方法も採用できる。また、本発明のフィル
ムの重合度は、その極限粘度〔η〕が、フェノール：テ
トラクロルエタンーエ：１（重量比）の溶液中３０℃で
測定したときに、Ｈｉｉｇｇｉｎｓ定数を０．３３とし
て０．４５以上であることが好ましく、更に好ましくは
０．６０以上である。〔η〕が０．４５未満である場合
には、二軸配向フィルムに加工する際に延伸性が劣るば
かりでなく、誘電正接の立ち上り温度が低くなる現象が
見られ、コンデンサー用フィルムとして不適切なものと
なる。

本発明のポリエステルフィルムには、ポリエステルに対
して不活性な微粒子を含有させることにより、フィルム
の表面に微細な突起が形成される。

微粒子としては、無機あるいは有機の粒子、具体的には
カオリン、タルク、二酸化ケイ素、炭酸カルシウム、フ
ッ化すチウム、二酸化チタン、ゼオライト、テレフタル
酸カルシウム、架橋性高分子等から適宜選択される。

フィルム中に含有させる微粒子の量は通常０．０１〜２
．０重量％、好ましくは０．０２〜１．０重量％の範囲
であり、その平均粒径は０．０５〜５．０μｍの範囲か
ら選ぶのが良い。また、フィルム中に含有させる方法は
、従来からＰＥＴフィルムで行われている公知の方法を
用いることができる。

本発明のフィルムの表面には、上記微粒子を核として凹
凸単位を構成する突起が存在する。この凹凸単位は、ポ
リエステルフィルムの表面にアル亀ニウムなどの金属を
蒸着した後、表面を微分干渉顕微鏡を用いて観察するこ
とができる。またその大きさは、写真撮影をしてスケー
ルと比較して求めることができる。

本発明の、フィルム表面にある凹凸単位を構成する突起
の形は、中央に微粒子を核として突起が存在し、その周
囲に丸く広がる窪みがあるような形の他、二軸延伸した
いずれかの方向へ、周囲の窪みが広がって見える形であ
ってもよい。これらは製膜条件の若干の違いで形が変る
こともあるが、この凹凸単位の大きさは周囲に広がる窪
みの長径が３μｍ以上であることが必要であり、好まし
くは５μｍ以上である。窪みの長径が３μｍ未満の凹凸
単位のみ存在する場合には、滑り性が改善されず、好ま
しくない。また、過大な凹凸単位（例えばその長径が５
０μｍ以上）は、これを底形する核の部分が、微粒子の
分散不良等により粗大化している場合が多く、これが絶
縁欠陥の原因となり易く好ましくない。

また、本発明の凹凸単位の密度は、１ｆｌＩＩｌｔ当り
５０個以上であることが必要であり、好ましくは１００
個以上である。かかる密度が５０個／ｍｍ２未満では、
滑り性改善効果が期待できない、密度の上限については
５０００個／　ｆｆｌ１”を目安とすると良い。これ以
上存在させても滑り性改良効果は向上せず、逆に表面が
荒れ過ぎてしまう。

次に本発明のポリエステルフィルムの製膜方法を詳細に
説明する。

前述した粒子径及び添加量の微粒子を含有するポリエス
テルを２９５°Ｃ〜３３０℃の樹脂温で溶融押出し、静
電印加冷却法を用いて回転冷却体ドラム上に未延伸ポリ
エステルシートを形成する。

このようにして得た未延伸シートを第一軸方向にその複
屈折率Δｎが、０．０７５以下となるよう延伸する。こ
の時、第一軸方向の延伸を１段階で行なってもよいが、
これを多段階に分けて行うこともできる。１段階で行う
場合には、延伸時のフィルムの実質温度を１００〜１３
０°Ｃの間で選び、延伸倍率を２．５〜４．０倍の範囲
で選択し、複屈折率Δｎを０．０７５以下になるよう調
節するば良い。

また第一軸延伸を多段階で行う場合には、最終延伸段階
前の複屈折率Δｎを０．０１５〜０．０６０として、最
終延伸段階で０．０７５以下とするのが好ましい。

上記のいずれの場合においても、本発明の表面の凹凸単
位を形成させるには、第一軸延伸後のフィルムの配向を
抑えることが必須である。この際にフィルム配向を抑え
ると、一般にフィルムの厚さムラが悪化するが、これを
最小にするため、第一軸延伸は、２段階以上に振り分け
て行うことが好ましい。

次に一軸配向されたフィルムは、第二軸延伸で一軸配向
と直角な方向に延伸される。第二軸延伸は通常１段階で
延伸すれば良い。この時、延伸温度は８５°Ｃ〜１２０
℃の範囲で、２．５〜４．５倍の延伸倍率と組み合せで
行うと良い。このように二軸延伸されたフィルムは次に
熱固定される。熱固定は通常、１５０″Ｃ〜２５０°Ｃ
１好ましくは１８０〜２４０　’Ｃの温度範囲で１秒〜
５分間行う。

第一軸方向と第二軸方向の延伸には、ロールの周速差を
利用して延伸するロール延伸と、テンター内でクリップ
でフィルムの端部を掴み延伸するテンター法延伸のどち
らでも選ぶことができる。

第一軸延伸にロール延伸を選んだ場合には、加熱ロール
が高温であるとフィルムがロールに粘着してしまうこと
があるが、このようなときには、ロールの材質を非粘着
性のものに変えて延伸することも可能である。非粘着ロ
ールには、表面がマット加工された硬質クロムメンキロ
ールやセラミック製のロール及びエラストマーロール、
フッ素樹脂ロール等が使用できる。

本発明の二輪延伸ポリエステルフィルムは、第一軸方向
の配向を抑えることによって、フィルム表面の突起にお
いては、突起の周りに生じた該突起を核として生威し得
る窪みが形成されて、この凹凸単位がフィルムの滑り性
を改善させる。さらに、第一軸方向の延伸にロール延伸
を選んだ場合には、この配向を低く抑えることによって
、フィルム端部の白化が抑制される。この結果、テンタ
ー内で第二軸方向の延伸する際及び製膜したフィルムの
耳部をスリットする際に、耳割れによるノツチ破断が大
幅に軽減される。このことは、コンデンサー用フィルム
として数μｍの薄いフィルムを製膜する上で非常に大き
なメリットとなる。加えて、ＰＣＴフィルムはＰＥＴフ
ィルムと比べ弾性率・強度・破断伸度が小さいことから
同じ厚みのＰＥＴフィルムよりもこの傾向が強く、第一
軸延伸を低配向にして、延伸による耳部白化を抑えるこ
とにより、製膜連続性・生産性を大幅に向上することが
できる。

〔実施例〕

以下、実施例により、更に具体的に本発明を説明するが
、本発明は、その要旨を越えない限り以下の実施例に限
定されるものではない。

なお、本発明のフィルムの評価法を下記に示す。

（１）複屈折率Δｎ アタゴ光学社製アツベ式屈折計を用いて、フィルム面内
の最大屈折率ｎ＆およびｎア方向と直交する面内の屈折
率ｎ１を測定し、次式より複屈折率Δｎを算出した。な
お、屈折率の測定はナトリウムＤ線を用い、２３℃で行
なった。

Δｎ＝ｎα−ｎＪ （２）突起周囲に窪みを有する凹凸単位の個数フィルム
の表面にアルミニウムを蒸着後、力−ルツアイス社製微
分干渉顕微鏡でフィルム表面を７５０倍で写真撮影し、
スケールと比較して、突起を核とした長径が少くとも３
μｍの窪みからなる凹凸単位の数を、合計ＬＭ”の面積
に亘って数えた。

（３）フィルムの摩擦係数（動摩擦係数）平滑なガラス
板上に、Ｉｉ１５ａｍ、長さ１５０ａｍに切り出したフ
ィルム同士を２枚重ね、その上にゴム板を重ね、更にそ
の上に荷重を載せ、２枚のフィルムの接圧を２ｇ／ｃｍ
”とし、２０ｓ／ｍｔｎでフィルム同士を滑らせて摩擦
力を測定した。５鵬滑らせた点での摩擦係数を動摩擦係
数とした。

なお、測定は２３°Ｃ±ＦＣ１湿度５０％±５％の雰囲
気で行なった。

（４）耳部の白化 第一軸方向の延伸をロール延伸で行なった際の耳部の白
化について、次のようなランクづけをした。

Ｏ：耳部がまったく白化しない。

Δ：耳部が若干白化するが、耳部が裂けてしまうことは
ない。

×：耳部がかなり白化し、また裂は易い。

（５）製膜時の破断 第一軸方向の延伸をロール延伸で行なった二軸延伸・熱
固定後のフィルムを耳スリットを行なってフィルムを巻
き取っている状態で、耳割れなどによって、横延伸時あ
るいはスリット時に破断した回数を１時間当りに換算し
て、製膜連続性を評価した。

（６）誘電正接（ｔａｎδ）のピーク温度試料フィルム
の両面にアルミニウムを蒸着して、主電極、対抗電極、
ガード電極を形成させて測定用試料とした。安藤電気社
製恒温槽（Ｔｏ−９）及び電極（ＳＥ−７０）に測定用
試料をセットし、ＹＨＰ社製ＬＣＲメータ（４２８４Ａ
）で１　ｋＨｚの周波数におけるｔａｎδを測定した。

ｔａｎδのピーク温度を見るため恒温槽の温度を２°Ｃ
／２ｍ１ｎの速度で昇温し、最もｔａｎδの高い温度を
求めた。

（７）耐電圧の測定 １００ｋＶ直・交流耐電圧試験機を用い、２３°Ｃ５０
％ＲＨの雰囲気下にて、１０００　Ｖ／ｓｅｃの昇圧速
度で上昇させ、フィルムが破壊し短絡したときの電圧を
読み取った。

実施例１ （ポリマーの作成） ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を９５モル％、イ
ソフタル酸を５モル％、グリコール成分として１．４−
シクロヘキサンジメタノールを１００％用い、触媒とし
て酸化チタンを酸成分に対して０．０６モル％添加して
、重合槽中で撹拌下加熱してエステル化した。ここで滑
剤として平均粒径１．３０μｍのサイロイドをポリマー
中０．４０　ｗｔ％となるように添加した後、重縮合を
行い、〔η）＝０．６５のポリ（ｌ、４−シクロヘキサ
ンジメチレンテレフタレート）共重合体を得た。このポ
リマーをチップ化した後、窒素気流下で固相重合を行い
最終的に〔η）＝１．０５のポリエステルを得た。

（フィルムの製膜） 上記のポリエステルを乾燥した後、３０５°Ｃで溶融押
出し、４０℃に保持したキャスティングドラム上へ静電
印加冷却法を用いて密着させ、厚さ５０〜５５μｍの未
延伸シートを得た。この未延伸シートを１００　”Ｃに
調節した金属ロール上に接触させ予熱した後、赤外線ヒ
ーターを照射しつつ周速差のあるロール間で２．５０倍
縦方向に延伸した。この時、延伸区間にあるフィルムの
実質温度を輻射温度計にて測定したところ１００°Ｃで
あった。この延伸フィルムを一旦Ｔｇ（ガラス転移温度
）以下に冷却した後、再び１１５°Ｃに調節した金属ロ
ール上に接触させて予熱し、赤外線ヒーターを照射しつ
つ周速差のあるロール間で１．２０倍縦方向に延伸した
。この時のフィルムの実質温度は１１５°Ｃであった。

また、この二段延伸後のフィルムの複屈折率Δｎは０．
０５７であり、フィルムの耳部はまったく白化していな
かった。次にこの延伸フィルムをテンターに導き、１１
０°Ｃで３゜６０倍幅方向に延伸した。更に続けて、２
３５°Ｃで４秒間熱固定を行い、厚さ５μｍ二軸配向フ
ィルムを得た。このフィルムの耳をスリットしロール状
に巻き取ってサンプルとしたが、この時、スリット時及
び横延伸時にまったく破断することなく、製膜連続性は
良好であった。更にこのフィルムの表面には、５〜２０
μｍの長径の窪みを有する凹凸単位が、１鵬２当り２５
０個存在していた。

得られたフィルムの物性を表１に示す。

実施例２ 実施例１において、ポリマーの作成で使用したサイロイ
ドの代りに、平均粒径１．４５μｍの炭酸カルシウムを
０．３３　ｗ　ｔ％となるように添加する他は実施例１
と同様にポリマーを作成した。このポリマーを用いて、
実施例１と同様にして厚さ５μｍの二軸配向フィルムを
得た。この時、縦延伸後のフィルム耳部はまったく白化
せず、横延伸時及び耳部のスリット時に破断することは
なかった。

また、このフィルムの表面には、５〜２０μｍの長径の
窪みを有する凹凸単位が、１閣２当り１９０個存在して
いた。得られたフィルムの物性を表１に示す。

実施例３ 実施例１において使用したポリマーを用いて、実施例１
と同様に溶融押出・シート化を行い、厚さ５０〜５５μ
ｍの未延伸シートを得た。この未延伸シートを１０５°
Ｃに調節した金属ロール上に接触させ予熱した後、赤外
線ヒーターを照射しつつ周速差のあるロール間で３．　
ＯＯ＠縦方向に延伸した。この時、延伸区間にあるフィ
ルムの実質温度は、１０５°Ｃであった。また、縦延伸
後のフィルムの複屈折率Δｎは０．０６０であり、フィ
ルムの耳部はまったく白化していなかった。次にこの延
伸フィルムをテンターに導き、１１０°Ｃで３．６０倍
幅方向に延伸した。更に続けて、２３５℃で４秒間熱固
定を行い、厚さ５μｍの二軸配向フィルムを得た。この
時、横延伸時及び耳部スリット時に破断することはなか
った。また、このフィルムの表面には、５〜２０μｍの
長径の窪みを有する凹凸単位が、ＩＩＩＩＩｍ！当り１
４０個存在していた。

得られたフィルムの物性を表１に示す。

比較例１ 実施例１において使用したポリマーを用いて、実施例１
と同様に溶融押出・シート化を行い、厚さ５５〜６０μ
ｍの未延伸シートを得た。この未延伸シートを９７°Ｃ
に調節した金属ロール上に接触させ予熱した後、赤外線
ヒーターを照射しつつ周速差のあるロール間で３．３０
倍縦方向に延伸した。この時、延伸区間にあるフィルム
の実質温度は９７℃であった。また縦延伸後のフィルム
の複屈折率Δｎは０．０８６であり、フィルムの耳部は
白化して割れ易くなっていた６次にこの延伸フィルムを
テンターに導き、１１０℃で３．６０倍幅方向に延伸し
た。更に続けて、２３５℃で４秒間熱固定を行い、厚さ
５μｍの二軸配向フィルムを得た。この時、耳部の白化
が原因と思われる破断が、１時間の間で横延伸で１回、
耳部のスリットで２回発生し、ロールサンプルをスムー
ズに得ることができなかった。またこのフィルムの表面
には、３μｍ以上の長径の窪みを有する凹凸単位は見出
せなかった。得られたフィルムの物性を表１に示す。

比較例２ 平均粒径１．３０μｍのサイロイドを０．１８　ｗ　ｔ
％含む、〔η）＝０．６６のポリエチレンテレフタレー
トを乾燥し、溶融押出・シート化して、厚さ５５〜６０
μｍの未延伸シートを得た。この未延伸シートを、実施
例１と同様に縦延伸を二段階に分けて行なった。すなわ
ち、第一段ではロール温度を８２°Ｃに設定し、２．５
０倍延伸し、第二段で９２゛Ｃのロール温度設定で１．
３０倍延伸した。またこの時、第一段、第二段共赤外線
ヒータを照射しつつ延伸を行い、延伸区間でのフィルム
の実質温度は第一段で８２°Ｃ１第二段で９２°Ｃであ
った。

縦延伸後のフィルムの複屈折率Δｎは０．０５０であり
、フィルムの耳部は白化していなかった。次にこの延伸
フィルムをテンターに導き、１１−５°Ｃで３．８０倍
幅方向に延伸した。更に続けて２３５°Ｃで４秒間熱固
定を行い厚さ５μｍの二軸配向フィルムを得た。この時
、横延伸時及び耳部のスリット時に破断することはなか
った。またこのフィルムの表面には５〜２０μｍの長径
の窪みを有する凹凸単位が、１閣２当り１２０個存在し
ていた。

得られたフィルムの物性を表１に示すが、素材がＰＥＴ
であるためｔａｎδのピーク温度は低いものとなってい
る。

〔発明の効果〕

本発明のコンデンサー用ポリエステルフィルムは、ＰＣ
Ｔフィルム特有の滑り性の悪さが改善され、素子巻き等
の作業性が良好となる。加えて、ＰＣＴフィルムの優れ
た電気特性、特に誘電正接の立ち上り温度がＰＥＴフィ
ルムのそれより２０°Ｃ程度高い特徴を兼ね備えている
ため、コンデンサー用フィルムとして好適なものとなる
。更に本発明のポリエステルフィルムは、その製膜時の
連続性が良好であるため、生産性を大きく向上させるこ
とができ、その工業的価値は高い。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸成分の８０モル％以上がテレフタル酸、グリコ
   ール成分の９０モル％以上が１，４−シクロヘキサンジ
   メタノールで構成されたポリエステルの二軸延伸フィル
   ムであり、該フィルムの表面に、微細な突起と該突起を
   核とする長径３μｍ以上の窪みとからなる凹凸単位が５
   ０個／ｍｍ＾２以上存在することを特徴とするコンデン
   サー用ポリエステルフィルム。