(57)【要約】【課題】  本発明は、従来では得られなかった、耐電圧に優れたコンデンサ用フィルムおよびそれを用いたコンデンサを提供せんとするものである。【解決手段】  本発明のコンデンサ用フィルムは、高分子フィルムの少なくとも片面に、リン片状物質からなる層が積層されてなることを特徴とするものである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子フィルムの少なくとも片面に、リン片状物質からなる層が積層されてなるコンデンサ用フィルム。
【請求項２】
前記リン片状物質がリン片状酸化物である請求項１に記載のコンデンサ用フィルム。
【請求項３】
前記リン片状酸化物の主成分が酸化チタンである請求項２に記載のコンデンサ用フィルム。
【請求項４】
前記高分子フィルムの主成分がポリフェニレンスルフィドである請求項１〜３のいずれかに記載のコンデンサ用フィルム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のコンデンサ用フィルムで構成されているコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁性（以下、耐電圧と称することがある。）に優れたコンデンサ用フィルムおよびそれを用いてなるコンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高分子フィルムに金属層を形成した金属化フィルムを用いることにより自己回復性（セルフヒーリング性）の優れたコンデンサが作製できることが広く知られている。例えば、ポリエステルフィルムと金属箔を交互に巻回するか、あるいはフィルムに金属を蒸着することで金属層を形成し、これを巻回または積層することによりコンデンサを得る技術が知られている。（特許文献１，２）
また、ポリフェニレンスルフィドフィルムをコンデンサの誘電体に用い、耐熱性、周波数特性および温度特性に優れたコンデンサを提供することが提案されている。（特許文献３）しかしながら、上記コンデンサは、低電圧破壊が生じたときに自己回復（セルフヒーリング）せずにショートすることが多く、結果として耐電圧が低くなり、高電圧分野への使用が制限されていた。
【０００３】
このような問題を解決するために、ポリフェニレンスルフィドフィルムの少なくとも片方の面に、ポリエステル樹脂やポリオレフィン樹脂を積層したポリフェニレンスルフィド積層フィルムをコンデンサに用いることが提案されている。（特許文献４，５）しかしながら、これら樹脂を積層したフィルムはポリフェニレンスルフィドフィルムと比較して融点が低くなるために、ポリフェニレンスルフィドの優れた耐熱性を損ない、コンデンサの加工性が低下するという問題があった。
【特許文献１】特開昭６３−１８２３５１号公報
【特許文献２】特開昭６３−１９４３１８号公報
【特許文献３】特開昭５７−１８７３２７号公報
【特許文献４】特開２０００ー２１８７４０号公報
【特許文献５】特許第３０８０２６８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、耐電圧に優れ、さらに望ましくは耐熱性をも有したコンデンサ用フィルムおよびそれを用いたコンデンサ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】
【０００５】
本発明は、かかる背景技術の課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明のコンデンサ用フィルムは、高分子フィルムの少なくとも片面に、リン片状物質からなる層が積層されてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、以下に説明する通り、自己回復性に優れたコンデンサ用フィルムを得ることができる。さらに、本発明の好ましい態様のコンデンサ用フィルムによれば、誘電体として耐熱性に優れたポリフェニレンスルフィドフィルムを用いながらも、その優れた耐熱性を損なわずに自己回復性にも優れたコンデンサ用フィルムを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、従来では得られなかった極めて高い自己回復性を有する、コンデンサ用フィルムについて、鋭意検討し、高分子フィルムの少なくとも片面に、リン片状物質からなる層を積層したところ、かかる課題を一挙に解決することを究明したものである。
【０００８】
かかるコンデンサ用フィルムの特徴はつまり、高分子フィルムの少なくとも片面に、リン片状物質からなる層が積層されてなることにある。
【０００９】
ここで、リン片状物質とは、ある程度のサイズ（長径）を持ち、かつ厚みの小さい板状の粒子であり、この長径ａ（μｍ）と厚みｂ（μｍ）の比（アスペクト比）がａ／ｂ＞１．１を満たす形状の物質をいう。自己回復性の観点からａ／ｂ＞１０が好ましく、ａ／ｂ＞１００がより好ましい。
【００１０】
また、リン片状物質の長径ａは０．０１〜１０μｍが自己回復性の観点から好ましく、０．１〜１００μｍがより好ましい。
【００１１】
本発明において、リン片状物質は特に限定されないが、例示するならば、リン片状酸化チタン、モンモリロナイト、リン片状酸化アルミ、リン片状マイカ、リン片状タルク、リン片状ガラスなどである。中でも、リン片状酸化チタン、モンモリロナイト、リン片状酸化アルミに代表されるリン片状酸化物が耐熱性の観点から好ましく、リン片状酸化チタンが電気特性の観点から特に好ましい。
【００１２】
本発明において、リン片状物質からなる層を高分子フィルム表面に形成する方法は特に限定されないが、例示するならば、水または各種有機溶剤に分散させたリン片状物質を塗布し、溶媒を乾燥除去して製造することができる。リン片状物質を塗布する方法としては、例えばグラビアロール法、リバースロール法、ダイコート法などの周知の方法がある。また、高分子フィルムの延伸工程で製膜と同時に塗布することもできる。
【００１３】
本発明において、リン片状物質からなる層の厚みは溶媒を乾燥除去して固化せしめた後で０．０１〜１０μｍであることが好ましい。層の厚みが０．０１μｍ未満では本発明の目的である自己回復性が向上しない場合があり、逆に１０μｍを越えると高分子フィルムの優れた機械特性が低下する傾向にある。
【００１４】
本発明で好適に用いられる高分子フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル、ポリプロピレン、などのポリオレフィン、ポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリパラキシレンなどのフィルムが挙げられる。また、これらの共重合体や、他の有機重合体との混合体、積層体であっても良い。これらの高分子化合物に、公知の添加剤、例えば、滑剤や可塑剤などが含まれても良い。
【００１５】
本発明で用いられる高分子フィルムの主成分はポリエステル、ポリオレフィンおよびポリフェニレンスルフィドから選ばれた１種であるのが、コンデンサの電気特性上好ましい。中でも、本発明の効果が大きく現れる観点からポリフェニレンスルフィドが特に好ましい。ポリフェニレンスルフィドフィルムを誘電体に用いたコンデンサは、耐熱性、周波数特性および温度特性に優れたものであるが、自己回復性に劣っており、高電圧分野への使用が制限されていた。本発明にかかるリン片状物質からなる層をポリフェニレンスルフィドフィルムに積層すれば、ポリフェニレンスルフィドの優れた耐熱性を損なうことなく、自己回復性にも優れたコンデンサ用フィルムを提供することができる。ここで、主成分とは高分子フィルム全体に対して５０質量％以上の成分のことを言う。
【００１６】
本発明のコンデンサ用フィルムを用いたコンデンサの製造方法を以下に示す。
【００１７】
コンデンサの内部電極として金属箔が用いられる場合は、まず上述した本発明のコンデンサ用フィルムを箔はみだし巻回法や、巻回途中でタブを挿入する方法などによって交互に重ね合わせて巻き取るなどして誘電体と電極を交互に重ね合わせ、かつ外部に電極が引き出せるような構造となるように巻回してコンデンサ素子あるいはコンデンサ母素子を得る。
【００１８】
また、コンデンサ内部電極として金属薄膜が用いられる場合は、まず上述した本発明のコンデンサ用フィルムのリン片状物質からなる層の上に金属薄膜を積層して金属化フィルムを作る。金属化の方法は蒸着による方法が好ましい。蒸着する金属はアルミニウム、亜鉛を主成分とする金属が好ましい。金属化する際、あるいは金属化後に対向電極が短絡しないようにテープマスク、オイルマージン、あるいはレーザービーム等により非金属化部分（いわゆるマージン）を設けることが好ましい。その後、一方の端に非金属化部分がくるように細幅のテープ状にスリットすることもある。
【００１９】
巻回型コンデンサを得る場合は、金属化フィルムを一方の端に非金属化部分がくるように細幅のテープ状にスリットして２枚重ねて個々の素子を個別に巻回するのが一般的である。また、両面金属化フィルムにコーティング法などで第２の誘電体を設けた１枚の複合フィルムを巻回する方法もある。
【００２０】
積層型コンデンサの場合は、大径のドラム、あるいは平板に巻回した母素子を熱処理する、あるいはリング等で締め付ける、あるいは平行平板等でプレスするなどフィルムの厚さ方向に圧力を加えて成型する。その後、外部電極の取り付け工程（金属溶射、導電性樹脂等による）を行い、必要なら樹脂または油含浸工程、リード線の取り付け工程、外装工程を経てコンデンサを得ることができる。
【実施例】
【００２１】
各実施例、比較例で得られたサンプルフィルムの特性および数値について、その測定方法、評価方法を含めて以下に定義する。
【００２２】
［特性の評価法］
（１）コート層（リン片状物質からなる層）の厚み
サンプルフィルムの断面を透過型電子顕微鏡を写真撮影し、測定倍率から算出した。
【００２３】
（２）金属層の抵抗値
４端子法により、１００ｍｍの電極間の金属層の抵抗を測定し、測定値を測定幅と電極間距離で除し、幅１０ｍｍ、電極間距離１０ｍｍ当たりの金属層の抵抗値を算出した。単位はΩ／□と表示する。
【００２４】
（３）金属層の組成
サンプルフィルム９ｃｍ２を希硝酸で溶解した後、２０ｍｌに定溶し、この定溶液をＩＣＰ発光分光分析法により各金属の組成を定量する。ＩＣＰ発光分光分析装置はセイコー電子工業製ＳＰＳ１２００ＶＲ型を用いた。
【００２５】
（４）高分子フィルムの厚み
ＪＩＳ  Ｃ  ２１５１に従い、１０枚重ねのフィルムの厚みを電子マイクロメータで測定し、５点平均した平均値をフィルム枚数(１０)で除してフィルム厚みとした。
【００２６】
（５）自己回復性（セルフヒーリング性）
サンプルフィルムを２５００ｃｍ２の面積の平板電極上に金属蒸着面を上にして設置することで平板コンデンサを形成する。このコンデンサに瞬時昇圧後、一定電圧を印加する。印加電圧にフィルムが耐えられなくなった個所からフィルムが絶縁破壊し、絶縁破壊が２０カ所発生するまで試験を継続した。試験後、下記式で示すクリアリング性指数を算出した。また、クリアリング性指数が９０％以上の場合を自己回復性が良いと判断した。
・クリアリング性指数（％）＝〔Ｔｉ−（Ｗ＋２Ｔ）〕／Ｔｉ×１００
ただし、
測定面積：２２５ｃｍ２
Ｔｉ：絶縁破壊個数（個）
Ｗ  ：２個重複した絶縁破壊個数（個）
Ｔ  ：３個以上重複した絶縁破壊個数（個）
※重複とは、先に発生した絶縁破壊個数の半径内に再度絶縁破壊が発生したもの。
【００２７】
（実施例１）
厚さ２．０μｍのポリフェニレンスルフィドフィルムにハンドコーティング法にてリン片状酸化チタンの分散した水系溶液（大塚化学社製リン片状チタン酸ナノシート水分散液、平均メジアン径１５μｍ）を乾燥後のコート層厚みが０．１μｍになるように塗布し、１１０℃で４０秒間乾燥し、コンデンサ用フィルムを得た。その後、真空蒸着法によってアルミニウムをコンデンサ用フィルムのコート層側に蒸着し、金属層の抵抗値が２Ω／□になるようにした。
【００２８】
得られたアルミニウム蒸着フィルムのコート層の厚みを測定したところ０．１μｍであった。得られたアルミニウム蒸着フィルムのクリアリング性指数を測定したところ１００％であり自己回復性は良好であった。
【００２９】
（実施例２）
コート層の厚みが１．０μｍである以外は、実施例１と同様の方法でアルミニウム蒸着フィルムを得た。得られたアルミニウム蒸着フィルムの金属層の抵抗値は２Ω／□であり、コート層の厚みが１．０μｍであった。また、得られたアルミニウム蒸着フィルムのクリアリング性指数を測定したところ１００％であり自己回復性は良好であった。
【００３０】
（実施例３）
コート層の厚みが１０．０μｍである以外は、実施例１と同様の方法でアルミニウム蒸着フィルムを得た。得られたアルミニウム蒸着フィルムの金属層の抵抗値は２Ω／□であり、コート層の厚みが１０．０μｍであった。また、得られたアルミニウム蒸着フィルムのクリアリング性指数を測定したところ１００％であり自己回復性は良好であった。
【００３１】
（実施例４）
ポリフェニレンスルフィドフィルムの厚さが６．０μｍである以外は、実施例１と同様の方法でアルミニウム蒸着フィルムを得た。得られたアルミニウム蒸着フィルムの金属層の抵抗値は２Ω／□であり、コート層の厚みが０．１μｍであった。また、得られたアルミニウム蒸着フィルムのクリアリング性指数を測定したところ９８％であり自己回復性は良好であった。
【００３２】
（実施例５）
コート層の厚みが１．０μｍである以外は、実施例４と同様の方法でアルミニウム蒸着フィルムを得た。得られたアルミニウム蒸着フィルムの金属層の抵抗値は２Ω／□であり、コート層の厚みが１．０μｍであった。また、得られたアルミニウム蒸着フィルムのクリアリング性指数を測定したところ１００％であり自己回復性は良好であった。
【００３３】
（実施例６）
コート層の厚みが１０．０μｍである以外は、実施例４と同様の方法でアルミニウム蒸着フィルムを得た。得られたアルミニウム蒸着フィルムの金属層の抵抗値は２Ω／□であり、コート層の厚みが１０．０μｍであった。また、得られたアルミニウム蒸着フィルムのクリアリング性指数を測定したところ１００％であり自己回復性は良好であった。
【００３４】
（実施例７）
蒸着金属の種類が亜鉛である以外は、実施例１と同様の方法で亜鉛蒸着フィルムを得た。得られた亜鉛蒸着フィルムの金属層の抵抗値は２Ω／□であり、コート層の厚みが１．０μｍであった。また、得られた亜鉛蒸着フィルムのクリアリング性指数を測定したところ９５％であり自己回復性は良好であった。
【００３５】
（実施例８）
リン片状物質がモンモリロナイトである以外は、実施例１と同様の方法でアルミニウム蒸着フィルムを得た。得られたアルミニウム蒸着フィルムの金属層の抵抗値は２Ω／□であり、コート層の厚みが０．１μｍであった。また、得られたアルミニウム蒸着フィルムのクリアリング性指数を測定したところ１００％であり自己回復性は良好であった。
【００３６】
（実施例９）
厚さ３．４μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムにハンドコーティング法にてリン片状酸化チタンの分散した水系溶液（大塚化学社製リン片状チタン酸ナノシート水分散液、平均メジアン径１５μｍ）を乾燥後のコート層厚みが０．１μｍになるように塗布し、１１０℃で４０秒間乾燥し、コンデンサ用フィルムを得た。その後、真空蒸着法によってアルミニウムをコンデンサ用フィルムのコート層側に蒸着し、金属層の抵抗値が２Ω／□になるようにした。
【００３７】
得られたアルミニウム蒸着フィルムのコート層の厚みを測定したところ０．１μｍであった。得られたアルミニウム蒸着フィルムのクリアリング性指数を測定したところ１００％であり自己回復性は良好であった。
【００３８】
（実施例１０）
厚さ４．３μｍのポリプロピレンフィルムにハンドコーティング法にてリン片状酸化チタンの分散した水系溶液（大塚化学社製リン片状チタン酸ナノシート水分散液、平均メジアン径１５μｍ）を乾燥後のコート層厚みが０．１μｍになるように塗布し、１１０℃で４０秒間乾燥し、コンデンサ用フィルムを得た。その後、真空蒸着法によってアルミニウムをコンデンサ用フィルムのコート層側に蒸着し、金属層の抵抗値が２Ω／□になるようにした。
【００３９】
得られたアルミニウム蒸着フィルムのコート層の厚みを測定したところ０．１μｍであった。得られたアルミニウム蒸着フィルムのクリアリング性指数を測定したところ１００％であり自己回復性は良好であった。
【００４０】
（比較例１）
リン片状酸化物を塗布する工程を全く行わないこと以外は実施例１と同様の方法でアルミニウム蒸着フィルムを得た。得られたアルミニウム蒸着フィルムの金属層の抵抗値は２Ω／□であった。また、得られたアルミニウム蒸着フィルムのクリアリング性指数を測定したところ８０％であり自己回復性は不良であった。
【００４１】
（比較例２）
リン片状酸化物を塗布する工程を全く行わないこと以外は実施例５と同様の方法でアルミニウム蒸着フィルムを得た。得られたアルミニウム蒸着フィルムの金属層の抵抗値は２Ω／□であった。また、得られたアルミニウム蒸着フィルムのクリアリング性指数を測定したところ７６％であり自己回復性は不良であった。
【００４２】
（比較例３）
リン片状酸化物を塗布する工程を全く行わないこと以外は実施例９と同様の方法でアルミニウム蒸着フィルムを得た。得られたアルミニウム蒸着フィルムの金属層の抵抗値は２Ω／□であった。また、得られたアルミニウム蒸着フィルムのクリアリング性指数を測定したところ９２％であり、実施例９と比較して自己回復性は劣るものであった。
【００４３】
（比較例４）
リン片状酸化物を塗布する工程を全く行わないこと以外は実施例１０と同様の方法でアルミニウム蒸着フィルムを得た。得られたアルミニウム蒸着フィルムの金属層の抵抗値は２Ω／□であった。また、得られたアルミニウム蒸着フィルムのクリアリング性指数を測定したところ９４％であり、実施例１０と比較して自己回復性は劣るものであった。
【００４４】
各実施例、比較例での測定・評価結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2007036088.tif 000002