JPH0760925A - コンデンサ用ポリエステルフィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】フィルム内部に炭素数が４以上のアルキレン基
を有する共重合ポリエステル層を構成してなることを特
徴とするコンデンサ用ポリエステルフィルム。 【効果】本発明のコンデンサ用ポリエステルフィルムは
従来のポリエステルフィルムに比べ、特定のポリマー層
をフィルム内部に構成することにより、生産性に優れ、
耐電圧や他の電気特性並びにセルフヒール性を悪化させ
ることなく、従来にない耐湿熱ライフ性（負荷時におけ
る）に優れたコンデンサ用ポリエステルフィルムが得ら
れたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンデンサ用ポリエステ
ルフィルムに関するものであり、さらに詳しくは耐湿熱
ライフ性に優れ、かつ生産性に優れた金属化ポリエステ
ルフィルムコンデンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンデンサ用ポリエステルフィル
ムとして金属化ポリエステルフィルムコンデンサでは耐
湿熱ライフ性が悪く、高温高湿下での長期使用によって
容量減少が見られる。この耐湿熱ライフ性を改良するた
め、特開平４−５６１１９に示されたようにアルミニウ
ム蒸着膜の表面を酸化させることなどが提案されてき
た。

【０００３】また、コンデンサ用ポリエステルフィルム
の表面に各種被覆材料をコーティングすることも特開平
２−２７２７１３などで知られており、その目的は表面
オリゴマを低減させることが知られている。

【０００４】さらに、ポリエステルフィルム表面に塩化
ビニリデン系樹脂を塗布したり（特開昭６０−１１５２
１４）、特定のウレタン・エポキシ化合物を塗布するこ
と（特開平４−１７６８５８）により金属蒸着薄膜との
耐水接着性を向上させることで、耐湿熱ライフ性を改良
させることが知られている。

【０００５】また、特開平３−２９４３４１に示された
ようにポリエステルフィルムの表層部に特定の共重合ポ
リエステルを積層することにより高湿度下での金属蒸着
密着力を向上させることが知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記手法では
まだ加電下における耐湿熱ライフ性の改良効果が不十分
であり、またフィルム表面に各種被覆材料を設ける手法
では、金属化ポリエステルフィルムと被覆材料面との滑
り性、耐ブロッキング性が悪化する傾向があるため、コ
ンデンサの生産性の観点から不都合があった。

【０００７】本発明は、この耐湿熱ライフ性を大幅に改
良でき、他の電気特性を悪化させず、さらに生産性に優
れたコンデンサ用ポリエステルフィルムを提供すること
を目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、フ
ィルム内部に炭素数が４以上のアルキレン基を有する共
重合ポリエステル層（以下共重合ポリエステルとい
う。）を構成したコンデンサ用ポリエステルフィルムで
ある。

【０００９】本発明におけるポリエステル（以下基材ポ
リエステルという）とは、エステル結合によって高分子
化されている結晶性の熱可塑性樹脂組成物である。この
ような基材ポリエステルはジカルボン酸成分とグリコー
ル成分を重縮合することによって得られる。ジカルボン
酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタ
レンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、ジフ
ェニルエタンジカルボン酸などが挙げられ、グリコール
成分としてはエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、テトラメチレングリコール、シクロヘキサンジメタ
ノールなどが挙げられる。これらのうち酸成分としては
テレフタル酸、ナフタレン−２，６−ジカルボキシレー
トが好ましく、グリコール成分としてはエチレングリコ
ールが好ましい。該ポリエステルの融点は２５０℃以上
であることが耐熱性の点から好ましく、また２８０℃以
下であることが生産性の点から好ましい。また、二軸延
伸性の観点から溶融状態では光学的に等方性であること
が好ましい。このような好ましいポリエステルとしては
ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−
ナフタレート、ポリ−１，４−シクロヘキシレンジメチ
レンテレフタレートを挙げることができる。これらのポ
リマに３０モル％未満、好ましくは１５モル％未満、よ
り好ましくは５モル％未満であれば上述したような他の
成分および後述のような他の成分が共重合、ブレンドさ
れていることは差し支えない。

【００１０】本発明の基材ポリエステルはその極限粘度
が０．５０ｄｌ／ｇ以上、好ましくは０．６ｄｌ／ｇ以
上、さらに好ましくは０．６５ｄｌ／ｇ以上、より好ま
しくは０．７ｄｌ／ｇ以上が耐圧性，機械特性，耐湿熱
ライフ性の観点から好ましい。

【００１１】本発明における共重合ポリエステルとは、
ジカルボン酸成分およびグリコール成分、またはジカル
ボン酸成分、グリコール成分およびヒドロキシカルボン
酸成分から構成されるものである。

【００１２】ジカルボン酸成分としては、芳香族ジカル
ボン酸、脂環族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸など
が挙げられる。芳香族ジカルボン酸の具体例としては、
テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジ
カルボン酸、ジフェン酸およびそれらの誘導体などが挙
げられ、脂肪族ジカルボン酸成分としては、アジピン
酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、エイコサンジオン
酸、ダイマー酸、ｎ−オクチルコハク酸、ｎ−ドデシル
コハク酸、ｎ−オクタデシルコハク酸等、グリコール成
分としては、エチレングリコール、１，４−ブタンジオ
ール、１，６−ヘキサンジオール、１，８−オクタンジ
オール、１，１０−デカンジオール、１，１２−ドデカ
ンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリ
コール、トリエチレングリコール、１，４−シクロヘキ
サンジメタノール、ビスフェノールＡなどが代表的なも
のである。また、ヒドロキシカルボン酸成分としては、
ヒドロキシ安息香酸、３−ヒドロキシ乳酸、３−ヒドロ
キシ吉草酸、１２−ヒドロキシステアリン酸などを挙げ
ることができる。

【００１３】本発明の共重合ポリエステルにおいては、
少なくとも炭素数が４以上のアルキレン基を有するモノ
マーが含まれている必要があり、好ましくはアルキレン
基の炭素数が８以上、より好ましくは２０以上である。
アルキレン基の炭素数が４未満では、本発明の目的とす
る耐湿熱ライフ性が全く改良されず、他の電気特性を悪
化させる。この具体例としては、脂肪族ジカルボン酸成
分では、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、
エイコサンジオン酸、ダイマー酸、ｎ−オクチルコハク
酸、ｎ−ドデシルコハク酸、ｎ−オクタデシルコハク
酸、グリコール成分としては、１，６−ヘキサンジオー
ル、１，８−オクタンジオール、１，１０−デカンジオ
ール、１，１２−ドデカンジオール、ヒドロキシカルボ
ン酸成分としては、１，２−ヒドロキシステアリン酸な
どが挙げられる。もちろん、５−ヘキシルイソフタル
酸、４，４’−ジヒドロキシジフェニル−４，４−ヘプ
タンのような炭素数４以上のアルキレン基を有する置換
芳香族ジカルボン酸、置換芳香族ジオールであっても良
い。

【００１４】また、この炭素数が４以上のアルキレン基
を有するモノマーは１種または２種以上であってもよい
が、その合計の共重合ポリエステル中の含有率は０．５
モル％以上、好ましくは２モル％以上、より好ましくは
５モル％以上であることが耐湿熱ライフ性の点から好ま
しい。

【００１５】また、この炭素数が４以上のアルキレン基
を有するモノマーは１種または２種以上であってもよい
が、その合計の共重合ポリエステル中の含有率は７０モ
ル％以下、好ましくは５０モル％以下であることが好ま
しい。７０モル％を超えると高温時の絶縁抵抗の悪化や
ｔａｎδの悪化を起こす。

【００１６】さらに、この炭素数が４以上のアルキレン
基を有するモノマーを一旦高濃度に共重合したものを他
のポリエステルとブレンドしてもよいが、直接使用濃度
にして共重合したものがより好ましい。

【００１７】本発明フィルムにおいては、フィルム内部
に共重合ポリエステル層を構成することが必要である。
フィルムの表層部が共重合ポリエステルである場合、表
層部の融点、ガラス転移点、結晶性が低下し、フィルム
コンデンサ特有のセルフヒール性（絶縁破壊点周りの蒸
着膜が飛散して絶縁性が保たれる現象）の低下を引き起
こすことがある。さらには二軸延伸フィルムの製造工程
において、押出キャスト時の冷却ドラムへの粘着、延伸
ロールへの粘着により、後述する適切なフィルム表面に
制御することが困難となるばかりでなく、長手方向のフ
ィルムの厚み斑により、コンデンサ素子巻時の幅方向へ
の巻ずれ不良率が増加したり、プレス不良による空隙の
発生によって耐湿熱ライフ性や他の電気特性の悪化の原
因となる。またテンター内でのクリップへの粘着による
フィルム破れによって生産性が低下する場合がある。一
方、共重合ポリエステル層をフィルム内部に構成するこ
とにより、前述した二軸延伸フィルムの製造工程での粘
着による問題が解消するため、適切なフィルム表面に制
御することが容易となるばかりでなく、表層部では前記
問題で構成することが困難であった多量共重合ポリエス
テルを構成することが可能となり、他の電気特性を悪化
させずに、よりいっそう耐湿熱ライフ性に優れたフィル
ムが得られる。

【００１８】本発明の共重合ポリエステルの厚みは基材
ポリエステルとの厚み構成比が５０％以下であり、好ま
しくは３０％〜０．００１％、より好ましくは１５〜
０．００５％であるのが好ましい。５０％を超えるもの
では、高温時の絶縁抵抗の悪化やｔａｎδの悪化を起こ
す方向になり、構成されない場合は耐湿熱ライフ性が改
良されない。

【００１９】また、基材ポリエステルには、下記するよ
うな表面を形成するために不活性粒子を添加することが
好ましい。不活性粒子としては、シリカ、炭酸カルシウ
ム、燐酸カルシウム、酸化チタン、カオリン、タルク、
アルミナなどが用いられる。さらに、架橋高分子粒子な
ども用いることができる。これらのうち、コロイダルシ
リカ粒子、架橋ポリスチレン粒子、アルミナ粒子、炭酸
カルシウム粒子などの球状不活性粒子が好ましい。

【００２０】本発明フィルムにおける表面は、表面粗さ
Ｒａが０．００２〜０．２μｍであるのが好ましい。
０．００２μｍ未満では、コンデンサの製造工程での歩
止まりが悪くなる。また、０．２μｍを超えるもので
は、コンデンサの耐電圧が悪くなるばかりでなく、フィ
ルムを巻回または積層しコンデンサとしたときのフィル
ム層間密着性が悪化し、耐湿熱ライフ性が悪くなる。

【００２１】次に本発明の製造方法について説明するが
必ずしも限定されるものではない。まず、前述のポリエ
ステルをその融点以上の温度で常法の押出機にて溶融押
出し、共重合ポリエステルを別の押出機からその融点を
越える温度で押出し、口金内で３層（基材ポリエステル
／共重合ポリエステル／基材ポリエステル）構成とし
た。この３層構成の溶融体を基材ポリエステルのガラス
転移点以下に冷却、キャストし、ガラス転移点以上に加
熱したのち、長手方向に２．５〜７．５倍延伸し、テン
ターにてガラス転移点以上に予熱し横方向２．８〜６．
０倍に延伸し、引続き熱固定する。この際、熱固定温度
はフィルムの温度が１８０〜２４０℃であるのが好まし
い。１８０℃未満では耐湿熱ライフ性が悪くなり、２４
０℃を超えるとポリエステルフィルムの耐電圧や機械的
特性が低下し、好ましくない。

【００２２】次に、金属化ポリエステルフィルムとする
ために少なくとも片面にアルミニウムを蒸着して、コン
デンサの内部電極となるアルミニウム蒸着膜を設ける
が、この時アルミニウムと同時あるいは逐次にたとえば
ニッケル、銅、金、銀、クロム、亜鉛などの他の金属成
分を蒸着することもできる。また、蒸着膜上にオイルな
どで保護層を設けることもできる。該アルミニウム蒸着
膜の厚さは、コンデンサの電流特性とセルフヒール性の
点から２００〜１０００オングストロームであることが
好ましい。

【００２３】また、さらにアルミニウムの蒸着膜表面の
アルミニウム酸化指数が１．６５以下、好ましくは１．
４５〜１．６０が好ましい。

【００２４】このようにすることにより、より一層耐湿
熱ライフ性が向上する。このような蒸着膜を得る手段と
しては蒸着した後、１８０℃以上の温度で１時間以上熱
処理することにより得られる。また、本発明のポリエス
テルフィルムは、１８０℃，３０分の加熱収縮率が、コ
ンデンサとしたのち長手方向、横方向の合計で２．０％
以下であるのが好ましい。

【００２５】

【物性の測定方法ならびに効果の評価方法】本発明の特
性値は次ぎの測定方法、評価基準による。

【００２６】（１）ポリエステルの極限粘度 ポリエステルをオルソクロロフェノールに溶解し、２５
℃において測定した。

【００２７】（２）フィルムの表面粗さＲａ ＪＩＳ−Ｒ６０１に準じて測定した。

【００２８】 （３）アルミニウム蒸着膜表面のアルミニウム酸化指数 蒸着膜表面を軟Ｘ線光電子分光法で分析した。試料がコ
ンデンサとなっている時は解体して蒸着面を空気中に暴
露して試料とした。測定によって得られるピーク面積比
を各原子の相対感度因子で補正して得られる原子数比お
よび各原子の結合状態によりシフトしたピークを分割し
て求められる成分割合より、アルミニウム酸化指数Ｏ／
Ａｌを下式によって求めた。

【００２９】

【数１】 ここで［Ａｌ（III ）／Ａｌ（Ｔｏｔａｌ）］はアルミ
ニウム原子のピークを分割して得られたＡｌ（III ）の
存在比、また［Ｏ（Ａｌ ｏｘｉｄｅ）／Ａｌ（Ｔｏｔ
ａｌ）］はアルミニウムに対する全酸素濃度から酸素単
体およびアルミニウム以外の元素と結合した酸素濃度を
差し引いて求められる。すなわち、例えば炭素と結合し
た酸素の濃度は、炭素のピークを分割して求められる。
この時、酸素を含む官能基がいくつか考えられたり、あ
るいは結合エネルギーが接近しているため分離ができな
い等、酸素の量が特定できない場合には最も多くの酸素
が炭素と結合しているものと見積もる。同様にして、他
の元素に結合した酸素についても結合酸素量を求め、合
計した値を全酸素濃度から差し引く。測定条件を以下に
示す。

【００３０】 装置 ：島津製作所製 ＥＳＣＡ７５０ 励起Ｘ線 ：ＭｇＫα１．２線（１２５３．６ｅ
Ｖ） エネルギー補正：Ｃ１Ｓメインピークの結合エネルギー
を２８４．６ｅＶ 光電子脱出角度：９０度

【００３１】（４）コンデンサの耐湿熱ライフ性 コンデンサを６０℃、９５％ＲＨの雰囲気下で２５０Ｖ
ＤＣを印加し、エージングして静電容量変化率を測定し
た。このΔＣ／Ｃが１０％低下になるまでの時間で示
し、耐湿熱ライフ性試験結果とした。この時間値が長い
ほど耐湿熱ライフ性が良い。ここで、Ｃはエージング前
の静電容量、ΔＣはエージング前後の静電容量変化量で
ある。

【００３２】（５）耐電圧 ＪＩＳ２１１０に準じて、シートＢＤＶ（絶縁破壊電
圧）をＤＣにて測定した。

【００３３】陰極に厚み１００μｍ、１０ｃｍ角アルミ
箔電極、陽極に真鋳製２５ｍｍφ、５００ｇの電極を用
い、この間にフィルムをはさみ、春日製高電圧直流電源
を用いて、１００Ｖ／ｓｅｃの割合で昇圧しながら印加
し、１０ｍＡ以上の電流が流れた場合を絶縁破壊したも
のとし、これを３０回測定し、フィルム厚み１μｍあた
りの電圧に換算し、その平均値で示した。

【００３４】（６）コンデンサの製造 フィルムの片面に表面抵抗値が２Ωとなるようにアルミ
ニウムを真空蒸着した。その際、長手方向に走るマージ
ン部を有するストライプ状に蒸着した（蒸着部の幅８．
０ｍｍ、マージン部の幅１．０ｍｍの繰り返し）。次に
各蒸着部の中央と各マージン部の中央に刃を入れてスリ
ットし、左もしくは右に０．５ｍｍのマージンを有する
全幅４．５ｍｍのテープ状に巻取リールにした。得られ
たリールの左マージンおよび右マージンのもの各１枚づ
つを重ね合わせて巻回し、静電容量約０．０４７μＦの
巻回体を得た。その際、幅方向に蒸着部分がマージン部
より０．５ｍｍはみだすように２枚のフィルムをずらし
て巻回した。この巻回体から芯材を抜いて、そのまま１
３０℃、１０ｋｇ／ｃｍ² の温度、圧力で５分間プレス
した。これに両端面にメタリコンを溶射して外部電極と
し、メタリコンにリード線を溶接して巻回型コンデンサ
素子を得た。

【００３５】（７）ロール粘着性 二軸延伸フィルムの製造工程において、フィルム温度が
９０℃でフィルムの長手方向にロール延伸した後のフィ
ルムを採取し、２枚の偏光板に挟み、目視で観察した。
このときフィルムの幅方向にできた筋について下記の基
準で評価した。

【００３６】○：筋が全く見られない ×：筋が見られる

【００３７】（８）セルフヒール性 片面に表面抵抗値が２Ωとなるようにアルミニウムを蒸
着した２枚の蒸着フィルムを蒸着面が互いに外側になる
ようにしてあわせ、ガラス板に挟んで平行平板コンデン
サを形成した。このとき、コンデンサ容量を発生する有
効面積は１００ｃｍ² とした。このコンデンサに上から
０．５ｋｇ／ｃｍ² の荷重をかけながら電極間にフィル
ム厚みに対して１００Ｖ／μｍの割合で電圧を印加し
た。試料数をいくつか取り、３点の絶縁破壊を発生させ
（１０ｍＡ以上の電流が流れたとき、絶縁破壊が起こっ
たものとした）、セルフヒールの状況を評価した。判定
基準は以下の通りとした。

【００３８】◎：３点とも充分にセルフヒールし、良好
な絶縁性が保たれた ○：２点は充分にセルフヒールし、絶縁性が保たれたが
１点は絶縁不良であるか、ショートした △：１点は充分にセルフヒールし、絶縁性が保たれたが
２点は絶縁不良であるか、ショートした ×：３点とも絶縁不良であるか、ショートした

【００３９】（９）コンデンサ素子不良率 コンデンサの製造工程におけるリールの左マージンおよ
び右マージンのもの各１枚づつを重ね合わせて巻回した
ときの幅方向の巻ずれ不良品とプレス不良品（均一にプ
レスされずフィルム層間に空隙が生じたもの）について
全製造数（１００個）あたりの不良品合計数として示し
た。

【００４０】

【実施例】以下本発明を実施例に基づき説明する。

【００４１】実施例１〜実施例４ 基材ポリエステルとしてポリエチレンテレフタレート
（ＩＶ＝０．６０）を用い、１８０℃で真空乾燥し、押
出機に供給し、２９０℃で溶融させ、これを表層とし、
共重合ポリエステルとしてジカルボン酸成分をテレフタ
ル酸と炭素数３６の水添ダイマー酸を表１に示した割合
（１０モル％、１５モル％、２０モル％、３０モル％）
とし、ジオール成分としてエチレングリコール１００モ
ル％を用いて公知の方法で極限粘度０．８０のダイマー
酸共重合ポリエステルとしたものを別の押出機から押出
し、これを内部層とし、口金内マニホールドでフィルム
の厚み方向に対して３層（基材ポリエステル／共重合ポ
リエステル／基材ポリエステル）構成としたＴダイより
シートを吐出させ、冷却ドラムにてキャストした。この
フィルムを９０℃に加熱し、長手方向に３．５倍延伸
し、９５℃に加熱して幅方向に３．６倍に延伸し、引続
き２４０℃で４％弛緩熱処理をし、共重合ポリエステル
層の厚み０．１μｍ、トータル３．７μｍの二軸延伸フ
ィルムを得た（それぞれ実施例１、実施例２、実施例
３、実施例４とした。）。

【００４２】比較例１ 別押出機からも同じ基材ポリエステルを押し出し、その
他は実施例１と同様にして二軸延伸フィルムを得た。

【００４３】比較例２ 共重合ポリエステルとして、実施例１の炭素数３６の水
添ダイマー酸に変えて、イソフタル酸を１７．５モル％
と共重合した以外は実施例１と同様とした。

【００４４】比較例３ 基材ポリエステルとしてポリエチレンテレフタレート
（ＩＶ＝０．６０）を用い、１８０℃で真空乾燥し、押
出機に供給し、２９０℃で溶融させ、これを内部層と
し、共重合ポリエステルとして実施例３と同様の共重合
ポリエステルを用いて別の押出機から押出し、これを表
層とし、口金内マニホールドでフィルムの厚み方向に対
して３層（共重合ポリエステル／基材ポリエステル／共
重合ポリエステル）構成としたＴダイよりシートを吐出
させ、冷却ドラムにてキャストした。このフィルムを９
０℃に加熱し、長手方向に３．５倍延伸し、９５℃に加
熱して幅方向に３．６倍に延伸し、引続き２４０℃で４
％弛緩熱処理をし、共重合ポリエステル層の厚みは両面
とも０．１μｍ、トータル３．７μｍの二軸延伸フィル
ムを得た。

【００４５】このフィルムを前述のコンデンサ製造法で
コンデンサ素子をつくり、コンデンサ特性を評価したと
ころ、ダイマー酸を共重合したポリエステルを内部に構
成したポリエステルフィルムとすることにより、耐湿熱
ライフ性の優れたものが得られた。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【発明の効果】本発明のコンデンサ用ポリエステルフィ
ルムは従来のポリエステルフィルムに比べ、特定のポリ
マー層をフィルム内部に構成することにより、生産性に
優れ、耐電圧や他の電気特性並びにセルフヒール性を悪
化させることなく、従来にない耐湿熱ライフ性（負荷時
における）に優れたコンデンサ用ポリエステルフィルム
が得られたものである。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０１Ｇ 4/18

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルム内部に炭素数が４以上のアルキ
   レン基を有する共重合ポリエステル層を構成してなるこ
   とを特徴とするコンデンサ用ポリエステルフィルム。