(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体粘弾性測定においてフィルム幅方向の２３℃における貯蔵弾性率（Ｅ’２３）と１２５℃における貯蔵弾性率（Ｅ’１２５）の関係が次式を満たす二軸配向ポリプロピレンフィルム。
（Ｅ’１２５）／（Ｅ’２３）＞０．２
【請求項２】
幅方向における伸度５％時の応力（ＴＤ−Ｆ５値）が１００ＭＰａ以上である、請求項１に記載の二軸配向ポリプロピレンフィルム。
【請求項３】
幅方向の１２５℃１５分熱処理における熱収縮率が１％以下である、請求項１または２に記載の二軸配向ポリプロピレンフィルム。
【請求項４】
厚みが０．５μｍ以上３μｍ未満である、請求項１〜３のいずれかに記載の二軸配向ポリプロピレンフィルム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の二軸配向ポリプロピレンフィルムの少なくとも片面に金属膜が設けられてなる金属膜積層フィルム。
【請求項６】
請求項５に記載の金属膜積層フィルムを用いてなるフィルムコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包装用や工業用等に好適な二軸配向ポリプロピレンフィルムに関するものであり、さらに詳しくはコンデンサ用誘電体として高温環境下でも高い耐電圧性と信頼性を維持できるコンデンサ用途に好適な二軸配向ポリプロピレンフィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
二軸配向ポリプロピレンフィルムは、透明性、機械特性、電気特性等に優れるため、包装用途、テープ用途、ケーブルラッピングやコンデンサをはじめとする電気用途等の様々な用途に用いられている。【０００３】
この中でもコンデンサ用途は、その優れた耐電圧特性、低損失特性から直流用途、交流用途に限らず高電圧コンデンサ用に特に好ましく用いられている。【０００４】
最近では、各種電気設備がインバーター化されつつあり、それに伴いコンデンサの小型化、大容量化の要求が一層強まって来ている。そのような市場、特に自動車用途（ハイブリッドカー用途含む）や太陽光発電、風力発電用途の要求を受け、二軸配向ポリプロピレンフィルムの耐電圧性を向上させ、生産性、加工性を維持させつつ、一層の薄膜化が必須な状況となってきている。【０００５】
これに対し、特許文献１では、コンデンサ用の二軸配向ポリプロピレンフィルムとして、立体規則性度が異なる、２種のアイソタクチックポリプロピレン樹脂を用いて、結晶分散（微結晶の運動の転移点）を高温化させ、もってフィルムのｔａｎδの力学的分散（結晶分散）ピークの温度を８０℃以上とせしめる技術が提案されている。【０００６】
他方、ポリプロピレンフィルムの高温環境における弾性率の安定化、貯蔵弾性率の維持を試みた検討もある（例えば特許文献２、３、４、５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２８０７９５号公報
【特許文献２】特開２００３−１９１３２４号公報
【特許文献３】特開２００３−１０５１０２号公報
【特許文献４】特開２００６−８２３８３号公報
【特許文献５】特開平１０−２５９２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、引用文献１の発明は、フィルムの貯蔵弾性率の温度依存が大きいという問題点がある。【０００９】
特にコンデンサ用途に供せられる二軸配向ポリプロピレンフィルムは、コンデンサ素子加工時およびコンデンサ使用環境下での熱に対する構造安定性が必要であり、特に高温時の耐電圧性を向上させるためにはフィルム幅方向の貯蔵弾性率の温度依存安定性が重要である。【００１０】
しかしながら、貯蔵弾性率の温度依存性が大きいフィルムは素子加工時やコンデンサとしての使用中にフィルム分子鎖配向緩和が生じ、容量低下やショート破壊などを引き起こす問題がある。【００１１】
この点、引用文献１の発明においては、低立体規則原料が用いられ、かつ熱処理を施さない製法・技術のために、フィルムの貯蔵弾性率の温度依存性が大きくなる。つまり、引用文献１の発明において、フィルムの貯蔵弾性率の温度依存が大きいという問題点は本質的な問題点である。【００１２】
ここで、フィルムの貯蔵弾性率の温度依存性を安定化させるためには、製膜時に延伸倍率を高く設定するという手段も考えられる。しかし、それによって、製膜時にフィルム破れが発生して、生産性が低下したり、フィルム剛性と相反する特性である熱収縮率が高くなる傾向がある。そのため、実使用において高温下でのコンデンサの容量が減少したり、高温下での寸法安定性についても必ずしも十分とはいえない。【００１３】
また、特許文献２、３、４および５に記載の技術をもってしても、コンデンサ使用環境の温度に耐えうるものはなくいずれも温度依存性が大きいものである。【００１４】
本発明者らは、上記の課題を解決するため鋭意検討の結果、本発明に至ったものである。本発明は、高電圧用コンデンサ用途においても優れた高温時の耐電圧性と信頼性を発揮でき、かかるコンデンサ用途等に好適な貯蔵弾性率の温度依存性が小さい二軸配向ポリプロピレンフィルムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記した課題は、以下の手段によって達成可能である。
［１］  固体粘弾性測定においてフィルム幅方向の２３℃における貯蔵弾性率（Ｅ’２３）と１２５℃における貯蔵弾性率（Ｅ’１２５）の関係が次式を満たす二軸配向ポリプロピレンフィルム。
（Ｅ’１２５）／（Ｅ’２３）＞０．２
［２］  幅方向における伸度５％時の応力（ＴＤ−Ｆ５値）が１００ＭＰａ以上である、［１］に記載の二軸配向ポリプロピレンフィルム。
［３］  幅方向の１２５℃１５分熱処理における熱収縮率が１％以下である、［１］または［２］に記載の二軸配向ポリプロピレンフィルム。
［４］  厚みが０．５μｍ以上３μｍ未満である、［１］〜［３］のいずれかに記載の二軸配向ポリプロピレンフィルム。
［５］  ［１］〜［４］のいずれかに記載の二軸配向ポリプロピレンフィルムの少なくとも片面に金属膜が設けられてなる金属膜積層フィルム。
［６］  ［５］に記載の金属膜積層フィルムを用いてなるフィルムコンデンサ。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、貯蔵弾性率の温度依存性が小さい二軸配向ポリプロピレンフィルムを提供することができるので、包装用途、テープ用途、ケーブルラッピングやコンデンサをはじめとする電気用途等の様々な用途に適用でき、特にコンデンサ用途に、好ましくは自動車用、太陽光発電、風力発電用に好適である。特に、本発明は、高電圧用コンデンサ用途において、優れた高温時の耐電圧性と信頼性を奏する二軸配向ポリプロピレンフィルムを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、固体粘弾性測定においてフィルム幅方向の２３℃における貯蔵弾性率（Ｅ’２３）と１２５℃における貯蔵弾性率（Ｅ’１２５）の関係が次式を満たすことが重要である。
【００１８】
（Ｅ’１２５）／（Ｅ’２３）＞０．２。
【００１９】
（Ｅ’１２５）／（Ｅ’２３）の値が０．２以下の場合には、貯蔵弾性率の温度依存性が大きいことを意味する。すなわち高温環境下にてコンデンサとして用いられた場合、フィルム自体の分子鎖緩和で耐電圧性を低下させコンデンサ容量減少やショート破壊などの問題を生じやすくなる。
【００２０】
上記観点から、（Ｅ’１２５）／（Ｅ’２３）の値は好ましくは０．２５以上、より好ましくは０．３０以上であればよい。発明者らは鋭意検討することにより、フィルム幅方向の貯蔵弾性率の温度依存性と高温時のコンデンサ耐電圧特性に高い相関性があり、コンデンサ特性の高温耐電圧および信頼性の向上には貯蔵弾性率の温度依存性が小さくなるよう制御することが重要であることを見出したものである。ここで本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムの幅方向における貯蔵弾性率の温度依存性を小さくするには、後述するように、ポリプロピレンフィルムを二軸延伸（二軸配向）せしめるときの面積倍率は４０倍以上とし、延伸後の熱処理および弛緩処理工程において、まず、幅方向の延伸温度より低温での熱処理をフィルムに施し、次いで、前記処理温度より高温でかつ二軸延伸時の幅方向の延伸温度未満の温度での熱処理をフィルムに施すことにより達成しうるものであり、上記の関係式を満たすことが可能となる。上限は特に限定されないが０．８以下であることが好ましい。（Ｅ’１２５）／（Ｅ’２３）を０．８より大きくしようとすると、製膜時の延伸倍率を大きくする必要があり、その場合は破れを誘発するなど製膜安定性の観点で問題が生じることがある。
【００２１】
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、固体粘弾性測定においてフィルム幅方向の２３℃における損失正接（ｔａｎδ２３）が０．０８以下であることが好ましい。損失正接（ｔａｎδ）は固体粘弾性測定で得られる、貯蔵弾性率（Ｅ’）と損失弾性率（Ｅ”）との比であり、（ｔａｎδ）＝（Ｅ”）／（Ｅ’）により導かれる係数である。すなわち損失正接（ｔａｎδ）が小さいほど分子運動性が抑制されていることを示唆し、フィルムをコンデンサに用いた場合、コンデンサ特性の高温耐電圧および信頼性の向上効果が得られやすくなる。（ｔａｎδ２３）の値は、より好ましくは０．０７以下、さらに好ましくは０．０６以下である。下限は特に限定されないが０．０１であることが好ましい。（ｔａｎδ２３）の値を０．０１より小さくしようとすると、製膜時の延伸倍率を大きくする必要があり、その場合は破れを誘発するなど製膜安定性の観点で問題が生じることがある。フィルム幅方向の２３℃における損失正接（ｔａｎδ２３）を０．０８以下にせしめるには、後述するように、ポリプロピレンフィルムを二軸延伸（二軸配向）せしめるときの面積倍率は４０倍以上とすること、より好ましくは、延伸後の熱処理および弛緩処理工程において、まず、幅方向の延伸温度より低温での熱処理をフィルムに施し、次いで、前記処理温度より高温でかつ二軸延伸時の幅方向の延伸温度未満の温度での熱処理をフィルムに施すことにより達成しうるものである。
【００２２】
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、フィルムの幅方向における伸度５％時の応力（ＴＤ−Ｆ５値）が１００ＭＰａ以上であることが好ましい。ＴＤ−Ｆ５値が１００ＭＰａに満たない場合は、フィルムの耐電圧性の低下を招いたり、金属膜を蒸着により形成する工程やコンデンサ素子巻き取り加工でシワが入るなど巻き取り性不良が生じたり、シワ起因で空気が混入してコンデンサの耐電圧性を低下させるなどの問題が生じる場合がある。上記観点からＴＤ−Ｆ５値は、好ましくは１０５ＭＰａ以上、より好ましくは１１０ＭＰａ以上、さらに好ましくは１１５ＭＰａ以上である。上限は特に限定しないが、製膜安定性の観点から１５０ＭＰａである。ＴＤ−Ｆ５値を１００ＭＰａ以上とせしめるには、後述するように、ポリプロピレンフィルムを二軸延伸（二軸配向）せしめるときの面積倍率は４０倍以上とし、延伸後の熱処理および弛緩処理工程において、まず、幅方向の延伸温度より低温での熱処理をフィルムに施し、次いで、前記処理温度より高温でかつ二軸延伸時の幅方向の延伸温度未満の温度での熱処理をフィルムに施すことにより達成しうるものである。
【００２３】
また本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、コンデンサ作製においてもプロセス条件が高温化する中で素子加工性およびコンデンサとしてのさらなる耐熱化を発揮する観点から、１２５℃１５分加熱処理におけるフィルムの幅方向の熱収縮率が１％以下であることが好ましく、より好ましくは０．８％以下、さらに好ましくは０．６％以下である。熱収縮率が１％を超える場合は、コンデンサ製造工程および使用工程の熱によりフィルム自体の収縮が生じ、素子端部メタリコンとの接触不良により耐電圧性が低下する場合がある。下限は特に限定されないが、フィルムが膨張しすぎる場合はコンデンサ製造工程や使用工程の熱により素子の巻き状態が緩む場合があるので、好ましくは−１％である。フィルムの幅方向の熱収縮率を１％以下にせしめるには、後述するように、ポリプロピレンフィルムを二軸延伸（二軸配向）せしめた後の熱処理および弛緩処理工程において、まず、幅方向の延伸温度より低温での熱処理をフィルムに施しながら、弛緩処理を施し、次いで、前記処理温度より高温でかつ二軸延伸時の幅方向の延伸温度未満の温度での熱処理をフィルムに施すことにより達成しうるものである。
【００２４】
次に、本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムに用いると好ましい直鎖状ポリプロピレンについて説明する。直鎖状ポリプロピレンは、通常、包装材やコンデンサ用に使用されるものであるが、好ましくは冷キシレン可溶部（以下ＣＸＳ）が４質量％以下でありかつメソペンタッド分率が０．９５以上であるポリプロピレンであることが好ましい。これらを満たさないと製膜安定性に劣る場合があったり、二軸配向したフィルムを製造する際にフィルム中にボイドを形成する場合があり、寸法安定性および耐電圧性の低下が大きくなる場合がある。
【００２５】
ここで冷キシレン可溶部（ＣＸＳ）とはフィルムをキシレンで完全溶解せしめた後、室温で析出させたときに、キシレン中に溶解しているポリプロピレン成分のことをいい、立体規則性の低い、分子量が低い等の理由で結晶化し難い成分に該当していると考えられる。このような成分が多く樹脂中に含まれているとフイルムの熱寸法安定性が劣ったり、高温での貯蔵弾性率の低減、さらには絶縁破壊電圧が低下する等の問題を生じることがある。従って、ＣＸＳは４質量％以下であることが好ましいが、更に好ましくは３質量％以下であり、特に好ましくは２質量％以下である。このようなＣＸＳを有する直鎖状ポリプロピレンとするには、樹脂を得る際の触媒活性を高める方法、得られた樹脂を溶媒あるいはプロピレンモノマー自身で洗浄する方法等の方法が使用できる。
【００２６】
同様な観点から直鎖状ポリプロピレンのメソペンタッド分率は０．９５以上であることが好ましく、更に好ましくは０．９７以上である。メソペンタッド分率は核磁気共鳴法（ＮＭＲ法）で測定されるポリプロピレンの結晶相の立体規則性を示す指標であり、該数値が高いものほど結晶化度が高く、融点が高くなり、高温での貯蔵弾性率維持、絶縁破壊電圧が高くなるので好ましい。メソペンタッド分率の上限については特に規定するものではない。このように立体規則性の高い樹脂を得るには、ｎ−ヘプタン等の溶媒で得られた樹脂パウダーを洗浄する方法や、触媒および／または助触媒の選定、組成の選定を適宜行う方法等が好ましく採用される。
【００２７】
かかる直鎖状ポリプロピレンとしては、主としてプロピレンの単独重合体からなるが、本発明の目的を損なわない範囲で他の不飽和炭化水素による共重合成分などを含有してもよいし、プロピレンが単独ではない重合体がブレンドされていてもよい。このような共重合成分やブレンド物を構成する単量体成分として例えばエチレン、プロピレン（共重合されたブレンド物の場合）、１−ブテン、１−ペンテン、３−メチルペンテン−１、３−メチルブテン−１、１−ヘキセン、４−メチルペンテン−１、５−エチルヘキセン−１、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、ビニルシクロヘキセン、スチレン、アリルベンゼン、シクロペンテン、ノルボルネン、５−メチル−２−ノルボルネンなどが挙げられる。共重合量またはブレンド量は、耐絶縁破壊特性、寸法安定性の点から、共重合量では１ｍｏｌ％未満とし、ブレンド量では１０質量％未満とするのが好ましい。
【００２８】
また、かかる直鎖状ポリプロピレンには、本発明の目的を損なわない範囲で種々の添加剤、例えば結晶核剤、酸化防止剤、熱安定剤、すべり剤、帯電防止剤、ブロッキング防止剤、充填剤、粘度調整剤、着色防止剤などを含有せしめることもできる。
【００２９】
これらの中で、酸化防止剤の種類および添加量の選定は長期耐熱性の観点から重要である。すなわち、かかる酸化防止剤としては立体障害性を有するフェノール系のもので、そのうち少なくとも１種は分子量５００以上の高分子量型のものが好ましい。その具体例としては種々のものが挙げられるが、例えば２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（ＢＨＴ：分子量２２０．４）とともに１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン（例えばＢＡＳＦ社製Irganox（登録商標）1330：分子量７７５．２）またはテトラキス［メチレン−３（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン（例えばＢＡＳＦ社製Irganox（登録商標）1010：分子量１１７７．７）等を併用することが好ましい。これら酸化防止剤の総含有量はポリプロピレン全量に対して０．０３〜１．０質量％の範囲が好ましい。酸化防止剤が少なすぎると長期耐熱性に劣る場合がある。酸化防止剤が多すぎるとこれら酸化防止剤のブリードアウトによる高温下でのブロッキングにより、コンデンサ素子に悪影響を及ぼす場合がある。より好ましい含有量は０．１〜０．９質量％であり、特に好ましくは０．２〜０．８質量％である。
【００３０】
また本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、高電圧性の観点から分岐鎖状ポリプロピレンを含有させてもよく、添加する場合に０．０５〜１０質量％が好ましく、より好ましくは０．５〜８質量％、さらに好ましくは１〜５質量％含有することが好ましい。上記分岐鎖状ポリプロピレンを含有させることで溶融押出した樹脂シートの冷却工程で生成する球晶サイズを容易に小さく制御でき、延伸工程で生成する絶縁欠陥の生成を小さく抑え、耐電圧性に優れたポリプロピレンフィルムを得ることができる。
【００３１】
本発明においては、本発明の目的に反しない範囲で、結晶核剤を添加することができる。既述の通り、分岐鎖状ポリプロピレンは既にそれ自身でα晶またはβ晶の結晶核剤効果を有するものであるが、別種のα晶核剤（ジベンジリデンソルビトール類、安息香酸ナトリウム等）、β晶核剤（１，２−ヒドロキシステアリン酸カリウム、安息香酸マグネシウム、Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシル−２，６−ナフタレンジカルボキサミド等のアミド系化合物、キナクリドン系化合物等）等が例示される。但し、上記別種の核剤の過剰な添加は延伸性の低下やボイド形成等による耐電圧の低下を引き起こす場合があるため、添加量は通常０．５質量％以下、好ましくは０．１質量％以下、更に好ましくは０．０５質量％以下とすることが好ましい。
【００３２】
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは貯蔵弾性率の温度依存性が小さい構成をとることにより、高温時の耐電圧性に優れることから、１５μｍ以下の一般コンデンサに有用で、好ましくは１０μｍ以下、さらに好ましくは６μｍ以下のコンデンサに有用である。特に高温環境下で用いられる自動車用途（ハイブリッドカー用途含む）に要求される薄膜のフィルムコンデンサ用に好適である。特にフィルムの厚みが０．５μｍ以上３μｍ未満の範囲であるとその性能が効果的に発現される。より好ましい厚みは０．８μｍ以上２．８μｍ未満、さらに好ましい厚みは１μｍ以上２．６μｍ未満である。
【００３３】
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、コンデンサ用誘電体フィルムとして好ましく用いられるものであるが、コンデンサのタイプに限定されるものではない。具体的には電極構成の観点では箔巻きコンデンサ、金属蒸着膜コンデンサのいずれであってもよいし、絶縁油を含浸させた油浸タイプのコンデンサや絶縁油を全く使用しない乾式コンデンサにも好ましく用いられる。また、形状の観点では、捲巻式であっても積層式であっても構わない。中でも本発明のフィルムの特性から特に金属蒸着膜コンデンサとして好ましく使用される。
【００３４】
なお、ポリプロピレンフィルムは通常、表面エネルギー低く、金属蒸着を安定的に施すことが困難であるために、金属付着力を良好とする目的で、事前に表面処理を行うことが好ましい。表面処理とは具体的にコロナ放電処理、プラズマ処理、グロー処理、火炎処理等が例示される。通常ポリプロピレンフィルムの表面濡れ張力は３０ｍＮ／ｍ程度であるが、これらの表面処理によって、濡れ張力を３７〜５０ｍＮ／ｍ、好ましくは３９〜４８ｍＮ／ｍ程度とすることが、金属膜との接着性に優れ、保安性も良好となるので好ましい。
【００３５】
本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、上述した特性を与えうる原料を用い、二軸延伸されることによって得られる。二軸延伸の方法としては、インフレーション同時二軸延伸法、テンター同時二軸延伸法、テンター逐次二軸延伸法のいずれによっても得られるが、その中でも、フィルムの製膜安定性、厚み均一性、貯蔵弾性率の温度依存性、熱寸法安定性を制御する点においてテンター逐次二軸延伸法を採用することが好ましい。
【００３６】
次に本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムの製造方法を説明する。まず、ポリプロピレン樹脂を支持体上に溶融押出してポリプロピレン樹脂シートとし、このポリプロピレン樹脂シートを長手方向に延伸し、次いで幅方向に延伸して逐次二軸延伸せしめた後に、熱処理および弛緩処理を施して二軸配向ポリプロピレンフィルムを製造する。その際、前記二軸延伸後の熱処理および弛緩処理工程では、まず、幅方向の延伸温度より低温での熱処理をフィルムに施し（１段目熱処理工程）、次いで、前記処理温度より高温でかつ二軸延伸時の幅方向の延伸温度未満の温度での熱処理をフィルムに施す（２段目熱処理工程）ことが重要である。以下、より具体的に説明するが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００３７】
まず、直鎖状ポリプロピレンに高溶融張力ポリプロピレン（分岐鎖状ポリプロピレン）をブレンドして溶融押出し、濾過フィルターを通した後、２３０〜２６０℃の温度でスリット状口金から押出し、６０〜１１０℃の温度に制御された冷却ドラム上で固化させ未延伸シートを得る。キャスティングドラムへの密着方法としては静電印加法、水の表面張力を利用した密着方法、エアーナイフ法、プレスロール法、水中キャスト法などのうちいずれの手法を用いてもよいが、平面性が良好でかつ表面粗さの制御が可能なエアーナイフ法が好ましい。エアーナイフのエアー温度は、０〜１００℃、好ましくは２０〜７０℃で、吹き出しエアー速度は１３０〜１５０ｍ／ｓが好ましく、幅方向均一性を向上させるために２重管構造となっていることが好ましい。また、フィルムの振動を生じさせないために製膜下流側にエアーが流れるようにエアーナイフの位置を適宜調整することが好ましい。
【００３８】
次に、この未延伸フィルムを二軸延伸し、二軸配向せしめる。まず未延伸フィルムを１２０〜１５０℃に保たれたロールに通して予熱し、引き続き該シートを１３０℃〜１５０℃の温度に保ち、長手方向に２〜１２倍、好ましくは４〜１０倍、より好ましくは５〜９倍に延伸した後、室温まで冷却する。延伸方法や延伸倍率は、とくに限定されず用いるポリマー特性により適宜選択される。
【００３９】
次いで長手方向に一軸延伸せしめたフィルムをテンターに導いてフィルムの端部をクリップで把持し、１４０〜１６５℃の温度（幅方向の延伸温度）で幅方向に７〜１３倍、より好ましくは９〜１２倍に延伸する。
【００４０】
ここで、面積倍率は４０倍以上であることが好ましい。本発明において、面積倍率とは、長手方向の延伸倍率に幅方向の延伸倍率を乗じたものである。面積倍率は、５０倍以上であることがより好ましく、特に好ましくは６０倍以上である。面積倍率が上記の範囲であることにより、フィルムのＴＤ−Ｆ５値の向上、フィルム幅方向の２３℃における損失正接（ｔａｎδ２３）の低減、フィルム耐電圧の向上、さらにはコンデンサの耐電圧性の向上という効果が得られる。なお、面積倍率の上限は特に限定されるものではないが、製膜安定性の観点から、１００倍以下であることが好ましい。
【００４１】
本発明においては、続く熱処理および弛緩処理工程ではクリップで幅方向を緊張把持したまま幅方向に２〜２０％の弛緩を与えつつ、１１５℃以上１４０℃以下の温度（１段目熱処理温度）で熱固定（１段目熱処理）した後に、再度クリップで幅方向を緊張把持したまま前記の熱固定温度（１段目熱処理温度）を超えて、幅方向の延伸温度未満の条件で熱固定を施す（２段目熱処理）ように多段方式の熱処理を行うことが、貯蔵弾性率の温度依存性を小さくし、また熱寸法安定性やフィルム耐電圧特性を向上させる観点から重要である。
【００４２】
弛緩処理においては、熱寸法安定性を高める観点から、弛緩率は５〜１８％がより好ましく、８〜１５％がさらに好ましい。２０％を超える場合はテンター内部でフィルムが弛みすぎ製品にシワが入り蒸着時にムラを発生させる場合があり、他方、弛緩率が２％より小さい場合は十分な熱寸法安定性が得られず、コンデンサとしたときの高温使用環境下で容量低下やショート破壊を引き起こす場合がある。
【００４３】
１段目熱処理温度は、延伸時の分子鎖配向を維持でき貯蔵弾性率を高められる観点から、１１５℃以上１４０℃以下が好ましく、より好ましくは１２０℃以上、１３８℃以下、さらに好ましくは１２５℃以上、１３５℃以下である。１１５℃未満の熱処理温度では高温環境下でのコンデンサ特性において容量減少やショート破壊を引き起こす場合がある。他方、１４０℃を超える場合は延伸により形成した分子鎖配向の緩和が進行するため貯蔵弾性率の温度依存性が大きくなる場合がある。
【００４４】
２段目熱処理温度を、１段目の熱処理温度を超えて、幅方向の延伸温度未満の温度とすることで、１段目の熱処理で緩和不十分な運動性の高い非晶分子鎖を緩和させることができる。その結果、高温域における貯蔵弾性率の低下を抑制し、貯蔵弾性率の温度依存性を小さくできる。この観点から、２段目熱処理温度は［（１段目の熱処理温度）＋５℃］以上、［（幅方向の延伸温度）−５℃］以下が好ましく、［（１段目の熱処理温度）＋８℃］以上、［（幅方向の延伸温度）−８℃］以下がさらに好ましい。
【００４５】
多段式の熱処理を経た後はクリップで幅方向を緊張把持したまま８０〜１００℃での冷却工程を経てテンターの外側へ導き、フィルム端部のクリップ解放し、ワインダ工程にてフィルムエッジ部をスリットし、フィルム製品ロールを巻き取る。ここでフィルムを巻取る前に蒸着を施す面に蒸着金属の接着性を良くするために、空気中、窒素中、炭酸ガス中あるいはこれらの混合気体中でコロナ放電処理を行うことが好ましい。
【００４６】
なお、本発明のフィルムを得るために、特に重要な製造条件は以下の条件である。
・１段目の熱処理温度が、１１５℃以上１４０℃以下であること。
・１段目の熱処理温度が、幅方向の延伸温度未満の温度であること。
・２段目の熱処理温度が、１段目の熱処理温度を超える温度であること。
・２段目の熱処理温度が、幅方向の延伸温度より低い温度であること。
・１段目の熱処理工程において、３〜１２％の弛緩処理が施されていること。
【００４７】
加えて、以下の条件が満たされていることが、より好ましい。
・面積倍率が４０倍以上（特に好ましくは６０倍以上）であること。
【００４８】
続いて、本発明にかかる二軸配向ポリプロピレンフィルムを用いてなる金属膜積層フィルム、およびそれを用いてなるフィルムコンデンサについて説明する。
【００４９】
本発明にかかる金属膜積層フィルムは、本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムの少なくとも片面に金属膜が設けられてなる金属膜積層フィルムである。
【００５０】
本発明において、上記した二軸配向ポリプロピレンフィルム表面に金属膜を設けて金属膜積層フィルムとする方法は特に限定されないが、例えば、ポリプロピレンフィルムの少なくとも片面に、アルミニウムを蒸着してフィルムコンデンサの内部電極となるアルミニウム蒸着膜等の金属膜を設ける方法が好ましく用いられる。このとき、アルミニウムと同時あるいは逐次に、例えば、ニッケル、銅、金、銀、クロムおよび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。
【００５１】
本発明では、必要により、金属膜を形成後、金属膜積層フィルムを特定の温度でアニール処理を行なったり、熱処理を行なったりすることができる。また、絶縁もしくは他の目的で、金属膜積層フィルムの少なくとも片面に、ポリフェニレンオキサイドなどのコーティングを施すこともできる。
【００５２】
また、本発明にかかるフィルムコンデンサは、このようして得られた金属膜積層フィルムを用いてなるフィルムコンデンサである。具体的には、本発明の金属膜積層フィルムを、種々の方法で積層もしくは巻回すことによって、フィルムコンデンサを得ることができる。巻回型フィルムコンデンサの好ましい製造方法を例示すると、次のとおりである。
【００５３】
ポリプロピレンフィルムの片面にアルミニウムを減圧状態で蒸着する。その際、フィルム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する。次に、表面の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、表面が一方にマージンを有した、テープ状の巻取リールを作成する。左もしくは右にマージンを有するテープ状の巻取リールを左マージンおよび右マージンのもの各１本ずつを、幅方向に蒸着部分がマージン部よりはみ出すように２枚重ね合わせて巻回し、巻回体を得る。
【００５４】
両面に蒸着を行う場合は、一方の面の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、もう一方の面には長手方向のマージン部が裏面側蒸着部の中央に位置するようにストライプ状に蒸着する。次に表裏それぞれのマージン部中央に刃を入れてスリットし、両面ともそれぞれ片側にマージン（例えば表面右側にマージンがあれば裏面には左側にマージン）を有するテープ状の巻取リールを作製する。得られたリールと未蒸着の合わせフィルム各１本ずつを、幅方向に金属化フィルムが合わせフィルムよりはみ出すように２枚重ね合わせて巻回し、巻回体を得る。
【００５５】
以上のようにして作成した巻回体から芯材を抜いてプレスし、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フィルムコンデンサを得ることができる。フィルムコンデンサの用途は、鉄道車輌用、自動車用（ハイブリットカー、電気自動車）、太陽光発電・風力発電用および一般家電用等、多岐に亘っており、本発明のフィルムコンデンサもこれら用途に好適に用いることができる。その他、包装用フィルム、離型用フィルム、工程フィルム、衛生用品、農業用品、建築用品、医療用品など様々な用途でも用いることができる。
【００５６】
本発明における特性値の測定方法、並びに効果の評価方法は次のとおりである。
【００５７】
（１）幅方向の貯蔵弾性率の温度依存（（Ｅ’１２５）／（Ｅ’２３））および２３℃の損失正接（ｔａｎδ２３）
以下条件にて測定した。二軸配向ポリプロピレンフィルムから、フィルム幅方向を長辺方向として切り出した試験片（幅（短辺）５ｍｍ×長さ（長辺）２０ｍｍ）を２３℃雰囲気下で装置チャック部に取付け、一旦−６０℃まで低温冷却し、昇温開始後−５０℃に到達した時点から測定を開始した。動的粘弾性法により粘弾性−温度曲線を描き、２３℃での貯蔵弾性率（Ｅ’２３）、１２５℃での貯蔵弾性率（Ｅ’１２５）をそれぞれ読み取り、（Ｅ’１２５）／（Ｅ’２３）の関係を算出した。試験はｎ＝３で行い、その平均値を貯蔵弾性率とした。
【００５８】
また２３℃の損失正接（ｔａｎδ２３）は動的粘弾性法により粘弾性−温度曲線を描き、貯蔵弾性率（Ｅ’２３）と損失弾性率（Ｅ”２３）をそれぞれ読み取り、次式から算出した。
（ｔａｎδ２３）＝（Ｅ”２３）／（Ｅ’２３）
装置          ：Ｒｈｅｏｇｅｌ−Ｅ４０００（ＵＢＭ製）
ジオメトリー  ：引張
チャック間距離：１０ｍｍ
周波数        ：１０Ｈｚ
歪み          ：０．１〜０．２％
温度範囲      ：−５０〜１５０℃
昇温速度      ：３℃／分
測定雰囲気    ：窒素中。
【００５９】
（２）フィルムの厚み
二軸配向ポリプロピレンフィルムの任意の場所の合計１０箇所を２３℃６５％ＲＨの雰囲気下で接触式のアンリツ（株）製電子マイクロメータ（Ｋ−３１２Ａ型）を用いて、針圧３０ｇにてフィルム厚みを測定し、その平均値を当該二軸配向ポリプロピレンフィルムの厚みとした。
【００６０】
（３）幅方向の伸度５％時の応力（ＴＤ−Ｆ５値）
二軸配向ポリプロピレンフィルムを試験方向長さ（長辺）１５０ｍｍ×幅（短辺）１０ｍｍの矩形に切り出しサンプルとした。ここで、二軸配向ポリプロピレンフィルムの幅方向を、サンプルの長辺方向として切り出した。引張試験機（オリエンテック製テンシロンＡＭＦ／ＲＴＡ−１００）を用いて、初期チャック間距離５０ｍｍとし、引張速度を３００ｍｍ／分としてフィルムの引張試験を行った。サンプル伸び５％時にフィルムにかかっていた荷重を読み取り、試験前の試料の断面積（フィルム厚み×幅（１０ｍｍ））で除した値を伸度５％時の応力として算出し、測定は各サンプル５回ずつ行い、その平均値で評価を行った。
【００６１】
なお、ＴＤ−Ｆ５値算出のために用いるフィルムの厚みは以下のように測定を行った。長さ１５０ｍｍ×幅１０ｍｍの矩形に切り出したサンプルの初期チャック間距離５０ｍｍの中で任意の５ヶ所について接触式のアンリツ（株）製電子マイクロメータ（Ｋ−３１２Ａ型）を用いて、針圧３０ｇにて測定し、その平均値を用いた。
【００６２】
（４）幅方向の１２５℃１５分加熱処理における熱収縮率
フィルムの幅方向のそれぞれについて、幅（短辺）１０ｍｍ、長さ（長辺）２００ｍｍ（測定方向）の試料を５本切り出した。つまり、二軸配向ポリプロピレンフィルムの幅方向を、試料の長辺方向として切り出した。次いで、試料の長辺の両端から２５ｍｍの位置にそれぞれ印を付けて試長１５０ｍｍ（ｌ０）とした。次に、試料を紙に挟み込み荷重ゼロの状態で１２０℃に保温されたオーブン内で、１５分間加熱後に取り出して、室温で冷却後、寸法（ｌ１）を測定して下記式にて求め、５本の平均値を熱収縮率とした。
【００６３】
熱収縮率＝｛（ｌ０−ｌ１）／ｌ０｝×１００（％）。
【００６４】
（５）フィルム絶縁破壊電圧（Ｖ／μｍ）
ＪＩＳ  Ｃ２３３０（２００１）７．４．１１．２  Ｂ法（平板電極法）に準じて、平均値を求め、測定したサンプルのフイルムの厚み（上記（２））で除し、Ｖ／μｍで表記した。
なお、フィルム絶縁破壊電圧は高いほうが好ましい。
【００６５】
（６）蒸着コンデンサ特性の評価（１０５℃での耐電圧、信頼性）
後述する各実施例および比較例で得られたフィルムに、ＵＬＶＡＣ製真空蒸着機でアルミニウムを膜抵抗が８Ω／ｓｑで長手方向に垂直な方向にマージン部を設けた所謂Ｔ型マージンパターンを有する蒸着パターンを施し、幅５０ｍｍの蒸着リールを得た。
【００６６】
次いで、このリールを用いて皆藤製作所製素子巻機（ＫＡＷ−４ＮＨＢ）にてコンデンサ素子を巻き取り、メタリコンを施した後、減圧下、１０５℃の温度で１０時間の熱処理を施し、リード線を取り付けコンデンサ素子を仕上げた。
【００６７】
こうして得られたコンデンサ素子１０個を用いて、１０５℃高温下でコンデンサ素子に３００ＶＤＣの電圧を印加し、該電圧で１０分間経過後にステップ状に５０ＶＤＣ／１分で徐々に印加電圧を上昇させることを繰り返す所謂ステップアップ試験を行なった。この際の静電容量変化を測定しグラフ上にプロットして、該容量が初期値の７０％になった電圧をフィルムの厚み（上記（２））で除して、これを耐電圧として評価とした。耐電圧が４５０Ｖ／μｍ以上を使用可能レベルとした。また、静電容量が初期値に対して１０％以下に減少するまで電圧を上昇させた後に、コンデンサ素子を解体し破壊の状態を調べて、保安性（信頼性）を以下の通り評価した。
【００６８】
ＡＡ：素子形状の変化は無く貫通状の破壊は観察されない。
【００６９】
Ａ：素子形状の変化は無くフィルム１０層以内の貫通状破壊が観察される。
【００７０】
Ｂ：素子形状に変化が認められる若しくは１０層を超える貫通状破壊が観察される。
【００７１】
Ｃ：素子形状が破壊する。
【００７２】
ＡＡは問題なく使用でき、Ａでは条件次第で使用可能である。Ｂ、Ｃでは実用上の問題を生じる。
【実施例】
【００７３】
以下、実施例を挙げて本発明の効果をさらに説明する。【００７４】
（実施例１）
直鎖状ポリプロピレンとしてメソペンタッド分率が０．９８５で、メルトフローレイト（ＭＦＲ）が２．６ｇ／１０分であるプライムポリマー（株）製ポリプロピレン樹脂に、Basell社製分岐鎖状ポリプロピレン樹脂（高溶融張力ポリプロピレンProfax  PF-814）を１．０質量％ブレンドし温度２６０℃の押出機に供給し、樹脂温度２６０℃でＴ型スリットダイよりシート状に溶融押出し、該溶融シートを９０℃に保持されたキャスティングドラム上で、エアーナイフにより密着させ冷却固化し未延伸シートを得た。次いで、該シートを複数のロール群にて徐々に１４０℃に予熱し、引き続き１４３℃の温度に保ち周速差を設けたロール間に通し、長手方向に５．７倍に延伸した。引き続き該フィルムをテンターに導き、１６０℃の温度で幅方向に１０倍延伸し、次いで１段目の熱処理および弛緩処理として幅方向に弛緩率１２％を与えながら１３０℃で熱処理を行ない、さらに２段目の熱処理としてクリップで幅方向把持したまま１４０℃で熱処理を行った。その後１００℃で冷却工程を経てテンターの外側へ導き、フィルム端部のクリップ解放し、次いでフィルム表面（キャスティングドラム接触面側）に２５Ｗ・ｍｉｎ／ｍ２の処理強度で大気中でコロナ放電処理を行い、フィルム厚み２．３μｍのフィルムをフィルムロールとして巻き取った。【００７５】
実施例１の二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性およびコンデンサ特性は表１に示す通りで耐電圧および信頼性に優れた。【００７６】
（実施例２〜４および比較例１〜５）
二軸延伸後の熱処理温度および弛緩処理の条件を表１または表２に記した条件とした以外は実施例１と同様にしてポリプロピレンフィルムを得た。実施例２、３および４のポリプロピレンフィルムの特性およびコンデンサ特性は表１または表２に示す通りで耐電圧に優れ、信頼性は条件次第で使用できるレベルのものであった。【００７７】
一方、比較例１、３、４および５のポリプロピレンフィルムの特性およびコンデンサ特性は表１または表２に示す通り、耐電圧が低く、信頼性は素子形状に変形が見られ実使用上に問題が生じるレベルのものであった。【００７８】
比較例２の二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性およびコンデンサ特性は表１に示す通り、耐電圧が低く、信頼性がやや劣るもので実使用問題が生じるレベルのものであった。【００７９】
（実施例５）
実施例１と同様にして未延伸シートを得た後、該シートを複数のロール群にて徐々に１４５℃に予熱し、引き続き１４５℃の温度に保ち周速差を設けたロール間に通し、長手方向に６．０倍に延伸した。引き続き該フィルムをテンターに導き、１６５℃の温度で幅方向に１２倍延伸し、次いで１段目の熱処理および弛緩処理として幅方向に弛緩率１０％を与えながら１３０℃で熱処理を行ない、さらに２段目の熱処理としてクリップで幅方向把持したまま１４０℃で熱処理を行った。その後１００℃で冷却工程を経てテンターの外側へ導き、フィルム端部のクリップ解放し、次いでフィルム表面（キャスティングドラム接触面側）に２５Ｗ・ｍｉｎ／ｍ２の処理強度で大気中でコロナ放電処理を行い、フィルム厚み２．３μｍのフィルムをフィルムロールとして巻き取った。本実施例のポリプロピレンフィルムの特性およびコンデンサ特性は表２に示す通りで耐電圧および信頼性に優れた。【００８０】
【表１】
0005854180.tif 000002
【００８１】
【表２】
0005854180.tif 000003
【要約】
【課題】
高電圧用コンデンサ用途において高温時に優れた耐電圧性と信頼性を発揮でき、かかるコンデンサ用途等に好適な貯蔵弾性率の温度依存性が小さい二軸配向ポリプロピレンフィルムを提供すること。
【解決手段】固体粘弾性測定においてフィルム幅方向の２３℃における貯蔵弾性率（Ｅ’２３）と１２５℃における貯蔵弾性率（Ｅ’１２５）の関係が次式を満たす二軸配向ポリプロピレンフィルムとする。
（Ｅ’１２５）／（Ｅ’２３）＞０．２
【選択図】なし