(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さが１〜５０μｍの範囲であるポリエステルフイルムの少なくとも片面に、厚さが０．２〜１０μｍの範囲であるガラス転移点が０〜９０℃の樹脂塗膜層が形成されてなり、かつ該フイルムの長さ方向の熱収開始温度が９０〜１５０℃の範囲であることを特徴とするコンデンサ用誘電体フイルム。
【請求項２】
ポリエステルフイルムの長さ方向と幅方向の熱収開始温度の差が５０℃未満であることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ用誘電体フイルム。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコンデンサ用誘電体フイルムの樹脂塗膜面と電極金属が接するように対向してなり、かつ該コンデンサ用誘電体フイルムと電極金属が積層又は巻回してなるコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンデンサ用誘電体フイルムと、これを誘電体として用いたコンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、誘電体フイルムに熱加塑性樹脂層を設けたコンデンサ用誘電体フイルム及びそれを用いた巻回し型コンデンサが、例えば特公平３−１２４４７号公報で知られている。
【０００３】
該公報には、熱加塑性樹脂層を塗着した誘電体フイルムと蒸着金属が、互いに接するように交互に積層または巻回して、熱加塑性樹脂層の融点又は軟化点より高い温度で加熱密着する技術が開示されている。この熱加塑性樹脂層と電極となる蒸着金属が密着することで、コンデンサの破壊を防止し、コンデンサ寿命を延ばすとともに、信頼性を向上させる効果が得られると教示している。また、既知技術として、誘電体と電極が密着、すなわち、２層間に空気などが存在しないようにすることで、内部放電の発生を抑制して、コンデンサ性能が向上することが一般的に知られている。
【０００４】
しかしながら従来技術では、誘電体フイルムと蒸着金属とを密着する際、加熱温度を高くしなければ充分な密着力を得ることができず、このため基材のプラスチックフイルムが熱変形を起して、コンデンサ容量が低下する欠点があり、また積層体にプレス加工を施して誘電体フイルムと蒸着金属の密着力を向上させようと、プレス圧力を強くしても密着力の向上には限界があり、また、強い圧力で電極金属がストレスを受けて、コンデンサ性能を低下させる欠点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる問題を解決し、特にコンデンサ製造時の熱処理工程で誘電体フイルムの熱変形量が小さく、製造ロット内のコンデンサ容量のバラツキが少ない優れたコンデンサ用誘電体フイルムと、かかるコンデンサ用誘電体フイルムを用いて、特に高温下での課電時にコンデンサ容量の低下が少ない優れたコンデンサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的に沿う本発明のコンデンサ用誘電体フイルムと、かかるコンデンサ用誘電体フイルムを用いてなるコンデンサは、次の構成からなる。
【０００７】
［１］厚さが１〜５０μｍの範囲であるポリエステルフイルムの少なくとも片面に、厚さが０．２〜１０μｍの範囲であるガラス転移点が０〜９０℃の樹脂塗膜層が形成されてなり、かつ該フイルムの長さ方向（以下ＭＤと略称する）の熱収開始温度が９０〜１５０℃の範囲であることを特徴とするコンデンサ用誘電体フイルム。
【０００８】
［２］ポリエステルフイルムのＭＤと幅方向（以下ＴＤと略称する）の熱収開始温度の差が５０℃未満であることを特徴とする上記［１］記載のコンデンサ用誘電体フイルム。
【００１０】
［３］上記［１］または［２］に記載のコンデンサ用誘電体フイルムの樹脂塗膜面と電極金属が接するように対向してなり、かつ該コンデンサ用誘電体フイルムと電極金属が積層又は巻回してなるコンデンサ。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のフイルムは、コンデンサとしたときの誘電特性や、工業的利用性からポリエステルフイルムである。特に、エチレンテレフタレ−ト構成単位が８０％以上のポリエチレンテレフタレ−トフイルムが好ましい。
【００１２】
かかるポリエステルフイルムは、ＭＤの熱収開始温度が９０〜１５０℃の範囲であることが必要である。ＭＤの熱収開始温度が９０℃未満の場合、コンデンサ素子製造時の熱処理工程や、素子が外的条件で高温にさらされた場合、ポリエステルフイルムが熱変形を起こして、コンデンサ容量が低下する。一方、ＭＤの熱収開始温度が１５０℃を越えると、コンデンサ素子製造時の熱処理工程や、素子が外的条件で高温にさらされた場合、コンデンサ素子内部の空気がエア−抜け不良を起こし、このため課電時に内部放電が発生して、コンデンサ性能を著しく低下させる。ＭＤの熱収開始温度が９０〜１５０℃の範囲であり、この範囲であれば好ましいコンデンサを供給することができる。
【００１３】
また、かかるポリエステルフイルムのＭＤとＴＤの熱収開始温度の差が５０℃未満であることが好ましい。ＭＤとＴＤの熱収開始温度の差が５０℃以上の場合、コンデンサ素子製造時の熱処理工程や、素子が外的条件で高温にさらされた場合、フイルムのＭＤとＴＤの熱収差による歪が生じて、コンデンサ素子内部にシワやエア−すじが発生して、このため課電時に内部放電が発生して、コンデンサ性能を低下させる傾向がある。更に好ましくはＭＤとＴＤの熱収開始温度の差は、３０℃未満が望ましい。
【００１４】
また本発明に用いるポリエステルフイルムの厚さは、１〜５０μｍの範囲であることが必要である。ポリエステルフイルムの厚さが１μｍ未満の場合、加工時のフイルム破れや、その取扱い性に問題があり、５０μｍを越えると充分なコンデンサ容量を得るために、コンデンサ素子が大きくなりすぎるという不具合が生じる。更に好ましくは、ポリエステルフイルムの厚が３〜２５μｍが望ましい。
【００１５】
また本発明にもちいるポリエステルフイルムの製法は、特に限定されるものではなく、得られるフイルムの厚みの均一性や、機械特性に優れている点で二軸延伸法が好ましいが、一軸延伸法によるものであってもかまわない。もちろん、インフレ−ション法、ステンタ−法のいずれでもかまわない。ただし、本発明に用いるプラスチックフイルムの熱収開始温度を９０〜１５０℃の範囲にすることで、発明の効果を得ることができる。ＭＤの熱収開始温度を前記の範囲にする方法としては、フイルム製膜時の延伸倍率と熱処理温度、またフイルムに樹脂塗膜層を施す塗工時の張力と加工温度で適宣選択することができる。
【００１６】
次に、本発明に用いるポリエステルフイルムの製造方法の一例について説明する。
【００１７】
テレフタル酸とエチレングリコ−ルの共重合からなる重量平均分子量が３５０００〜４００００で、融点が２６０〜２７０℃、ガラス転移点が６７〜７１℃のペレット状のポリエチレンテレフタレ−ト樹脂を十分に乾燥して、押出機に供給する。供給されたペレットを２７０〜２９０℃に加熱溶融し、２０００〜４０００ｐｏｉｓｅの粘度を持つ溶融流体とする。溶融流体はフィルタ−で濾過され、スリットを施したＴダイよりシ−ト状に押し出して、４０〜６８℃のチルロ−ルで冷却固化されて未延伸シ−トになる。次に、この未延伸シ−トを８０〜１００℃の温度でＭＤに２．５〜５．０倍に延伸する。ＭＤに延伸後は一端４０〜６８℃の温度まで冷却後、ステンタ−に送り込み、更に９０〜１３０℃の温度でＴＤに３．０〜６．０倍に延伸する。このようにして二軸延伸されたフイルムは、そのまま同じステンタ−内の熱処理ゾ−ンへ送り込まれ、ここで１８０〜２４０℃の温度で１〜３０秒間熱処理される。この熱処理でフイルムの結晶化度が大幅に上がり、熱収開始温度が大幅に向上するばかりか、フイルムの強度や寸法安定性も同時に向上することができる。ステンタ−内で熱処理されたフイルムは、ステンタ−アウト後ほぼ常温まで冷却され、巻取機で巻き取られる。ここで巻き上げられたフイルムロ−ルをスリッタ−にかけて、必要な幅、巻き長さに切断し巻き上げる。
【００１８】
本発明のコンデンサ用誘電体フイルムの樹脂塗膜層を形成する樹脂は特に制限はないが、例えばポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂、およびアクリル系樹脂がこのましく、なかでも電気的特性や工業的利用性からポリエステル系樹脂が好ましい。ポリエステル系樹脂は、例えばテレフタル酸やイソフタル酸などの多価カルボン酸とエチレングリコ−ルや１，２−プロピレングリコ−ルなどの多価ヒドロキシ化合物の常法の重合反応などによって、工業的に合成することができる。また、樹脂のガラス転移点は０〜９０℃の範囲であることが必要である。ガラス点移転が０℃未満の樹脂を用いた場合、フイルムにベタツキ感が生じてフイルムの滑り性が悪くなり、巻取ジワが起こりやすくなる。特に高速巻取加工時に十分な対応ができなくなる。また、ガラス転移点が９０℃以上の樹脂を用いてコンデンサを作成した場合、樹脂と電極金属との層間に空気などが残留しやすくなり、このため課電時に内部放電が発生してコンデンサ性能を著しく低下させる。更に好ましくは、ガラス転移点が１５〜７０℃の範囲にあるのが望ましい。また、樹脂塗膜層を形成する場合、１種類のポリエステル樹脂の単独使でも、２種類以上のポリエステル樹脂の混合や多層複合であってもかまわない。
【００１９】
樹脂塗膜層の厚さは、０．２〜１０μｍの範囲であることが必要である。樹脂塗膜層の厚さが０．２μｍ未満の場合、コンデンサ素子製造時の熱処理工程で、樹脂と電極金属との密着性が劣るばかりか、均一な樹脂塗膜層が得にくいため塗膜むらが生じて、製品の品質のバラツキが大きくなる。また樹脂塗膜層の厚が１０μｍを越えると、密着力が飽和するばかりか、ブロッキングが発生しやすい。更に好ましくは樹脂塗膜層の厚さが、０．３〜５μｍの範囲が望ましい。
【００２０】
本発明のコンデンサ用誘電体フイルムの樹脂塗膜層を形成する方法としては、特に限定はないが、既知のコ−ティング方式、例えば、リバ−スロ−ルコ−タ−、グラビアコ−タ−、ロッドコ−タ−、エアドクタ−コタ−などが挙げられるが、これ以外の塗工装置であってもかまわない。また、塗布液を塗布する場合、フイルムの製造工程内、フイルムの製造工程外いずれであってもかまわない。
【００２１】
本発明のコンデンサに用いる金属電極は、特に制限はなく、常法の真空蒸着法などにより、フイルムに金属蒸着層を施した金属化フイルムや、箔巻きコンデンサによく用いられる金属箔であってもかまわない。また、金属電極を構成する金属も特に制限はなく、例えばＡｌ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎｉなどからなり、１種類の金属の単独、または２種以上の金属の合金や多層複合であってもかまわない。
【００２２】
本発明はコンデンサ用誘電体フイルムの樹脂塗膜面と電極金属が接するように対向し、積層又は巻回してコンデンサとする。かかるコンデンサ素子は積層又は巻回し後、常法に従って、例えば熱プレス、メタリコン、リ−ド線取り付け、電圧処理、外装樹脂加工などの工程を経てコンデンサとなるが、これに限定されるものではない。
【００２３】
次ぎに本発明における実施例中の測定方法、評価方法について説明する。
【００２４】
（１）樹脂のガラス転移点（ＴＧ）
繊維、高分子測定法の技術（繊維学会偏）に準じて示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定した。
【００２５】
（２）熱収開始温度（℃）
ＳＩＮＫＵ−ＲＩＫＯ（ＵＬＶＡＣ）社製、ＴＭ９３００型を用いて、
下記の条件で測定した。
【００２６】
試験片幅  ：    ５ｍｍ
試験片長さ：１００ｍｍ
初期加重  ：    １ｇ
昇温速度  ：  １０℃／分
図１に本発明のコンデンサ用誘電体フイルムの測定チャ−トの一例を示した。
【００２７】
（３）初期コンデンサ容量（μＦ）
課電前のコンデンサ素子を、安藤電気製ＬＣＲメ−タ−（タイプＡＧ−  ４３１１）を用いて、２５℃の雰囲気中で、電圧１Ｖ、周波数１ＫＨｚ  の条件で容量を測定した。
【００２８】
（４）課電コンデンサ容量（μＦ）
コンデンサ素子を１１０℃の高温中で７ＫｖＤＣの電圧を１０００時間  課電し、初期コンデンサ容量測定時と同様に安藤電気製ＬＣＲメ−タ−  で、課電後の容量を測定した。
【００２９】
（５）容量変化率（％）
容量変化率は、次式で求めた。
【００３０】
【数１】
0003893552.tif 000002
（６）誘電正接（％）
コンデンサ容量測定時と同様に安藤電気製ＬＣＲメ−タ−で、誘電正接  を測定した。
【００３１】
（７）コンデンサ製造時の容量バラツキ（μＦ）
コンデンサ素子１００個を製造して、課電前のコンデンサ容量を前記（３）の通り測定し、次式にて製造時のコンデンサ容量の標準偏差（σn-1 ）を求めた。
【００３２】
【数２】
0003893552.tif 000003
（８）ブロッキング性
２枚のコンデンサ用誘電体フイルムを、表裏面が向かい合い接するう重  ねて５０ｍｍ角にカットし、これを１つの試験片として１サンプルにつ  き１０片の試験片を用意する。試験片どうしが密着しないように、試験  片と試験片の間に離型紙を挿入して重ね合わせ、凹凸のない滑らかなガ  ラス板の上から４０ｇ／ｃｍ2 加重して、４０℃×８５％ＲＨの条件下  で７日間放置する。その後、試験片の剥離強度を引張り試験機にて、９  ０度の剥離角度で引張り速度２００ｍｍ／分の条件で剥離強度を求める。
【００３３】
ブロッキング性の判定
○  ：  剥離強度が２ｇ／ｃｍ未満
△  ：  剥離強度が２〜１０ｇ／ｃｍ
×  ：  剥離強度が１０ｇ／ｃｍ以上
以下、実施例及び比較例により具体的かつ詳細に説明する。ただし、本発明はこれに限定するものではい。
【００３４】
【実施例】
［参考例１］
テレフタル酸とエチレングリコ−ルの共重合からなる重量平均分子量が３８０００〜４００００で、融点が２６８℃、ガラス転移点が６９℃のペレット状のポリエチレンテレフタレ−ト樹脂を十分に乾燥して押出機に供給する。供給したペレットを２７０℃からシリンダ−内で順に２９０℃まで加熱し溶融し溶融流体とする。溶融流体はフィルタ−で濾過し、スリットを施したＴダイよりシ−ト状に押し出して、５０℃のチルロ−ルで冷却固化し未延伸シ−トとする。次に、この未延伸シ−トを１００℃の温度でＭＤに５．０倍に延伸する。これらを一端４５℃の温度まで冷却後、ステンタ−に送り込み、更に１２５℃の温度でＴＤに５．５倍に延伸する。このようにして厚さが１２μｍの二軸延伸フイルムとした。このフイルムをそのまま同じステンタ−内の熱処理ゾ−ンへ送り込み、ここで２００℃の温度で５秒間熱処理する。ステンタ−内で熱処理したフイルムを、ステンタ−アウト後ほぼ常温まで冷却し、巻取機で巻き取る。ここで巻き上げられたロ−ルをスリッタ−にかけて、幅１０００ｍｍに切断し、巻き長さ４０００ｍで巻き上げた。
【００３５】
このフイルムの片面に、ガラス転移点が３５〜４０℃のポリエステル樹脂の固形分濃度が１５％となるようにエチルメチルケトン：メチルベンゼン＝８：２の混合液で希釈し、この溶液に粒径０．０２〜０．０５μｍのＳｉＯ2 をポリエステル樹脂の固形分に対して１％添加し、グラビア法にて塗工する。その後、５Ｋｇ／ｍ幅の張力を掛ながら、１３０℃の温度で５秒間トンネルオ−ブンで乾燥し、乾燥後の塗布厚みを０．５〜０．７μｍとする。さらにその後、チルゾ−ンで冷却後、常温で巻き取る。この塗布原反を製品スリッタ−で４０ｍｍ幅に狭幅スリットし、誘電体フイルムリ−ルサンプルとした。一方、厚さ６μｍのポリエステルフイルムの片面に、主成分がＡＬで膜抵抗が１．５Ω／□の蒸着金属を施した金属化フイルムを１ペア（２リ−ル）を用意した。前記の誘電体フイルム２枚と金属化フイルム２枚が、互いに誘電体フイルムの樹脂塗布面と金属化フイルムの蒸着面が向かい合うように交互に積層してコンデンサ容量が１μＦとなるように巻き回した。この巻き回したものを、４０℃、３×１０-3Ｔｏｒｒの減圧下で５時間フイルム層間の空気の排除処理を行い、さらに１２０℃で５Ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で１時間熱プレスする。これを常温まで冷却し、さらにメタリコン、リ−ド線取り付け、電圧処理、樹脂外装をしてコンデンサとした。
【００３６】
［参考例２］
製膜時の熱処理温度を１００℃とした以外は、参考例１と同様にコンデンサを作成した。
【００３７】
［実施例１］
樹脂塗布加工の際、トンネルオ−ブンでの乾燥温度を１６０℃とした以外は、参考例１と同様にコンデンサを作成した。
【００３８】
［参考例３］
製膜でのフイルム厚さを２５μｍとした以外は、参考例１と同様にコンデンサを作成した。
【００３９】
［参考例４］
製膜でのフイルム厚さを３μｍとした以外は、参考例１と同様にコンデンサを作成した。
【００４０】
［参考例５］
樹脂塗布加工の際、塗布厚みを８μｍとした以外は、参考例１と同様にコンデンサを作成した。
【００４１】
［参考例６］
樹脂塗布加工でポリエステル樹脂のガラス転移点が７５℃のものを用いた以外は、参考例１と同様にコンデンサを作成した。
【００４２】
［比較例１］
製膜時のＭＤの延伸倍率を２．０倍とした以外は、参考例１と同様にコンデンサを作成した。
【００４３】
［比較例２］
製膜時のＭＤの延伸倍率を２．０倍、ＴＤの延伸倍率を２．５倍とし、熱処理温度を１００℃とした以外は、参考例１と同様にコンデンサを作成した。
【００４４】
［比較例３］
製膜でのフイルム厚さを７５μｍとした以外は、参考例１と同様にコンデンサを作成した。
【００４５】
［比較例４］
製膜でのフイルム厚さを０．８μｍとした以外は、参考例１と同様にコンデンサを作成した。
【００４６】
［比較例５］
樹脂塗布加工での塗布厚みを１５μｍとした以外は、参考例１と同様にコンデンサを作成した。
【００４７】
［比較例６］
樹脂塗布加工での塗布厚みを０．１μｍとした以外は、参考例１と同様にコンデンサを作成した。
【００４８】
［比較例７］
樹脂塗布加工で樹脂のガラス転移点が−５℃のものを用いた以外は、参考例１と同様にコンデンサを作成した。
【００４９】
［比較例８］
樹脂塗布加工で樹脂のガラス転移点が１２０℃のものを用いた以外は、参考例１と同様にコンデンサを作成した。
【００５０】
［比較例９］
フイルムに樹脂塗布加工せずに、参考例１と同様にコンデンサを作成した。
【００５１】
実施例、参考例、比較例の結果を表１および表２に示した。
【００５２】
【表１】
0003893552.tif 000004
【００５３】
【表２】
0003893552.tif 000005
【００５４】
【発明の効果】
本発明により、コンデンサ製造時の熱処理工程で誘電体フイルムの熱変形量が小さく、製造ロット内のコンデンサ容量のバラツキが少ない優れたコンデンサ用誘電体フイルムと、かかるコンデンサ用誘電体フイルムを用いて、特に高温下での課電時にコンデンサ容量の低下が少ない優れたコンデンサを得ることができる。
【００５５】
また本発明は、コンデンサ性能が優れていることは勿論であるが、素子巻きなどの作業性や、耐ブロッキング性も良好である。
【図面の簡単な説明】
【図１】：本発明のコンデンサ用誘電体フイルムの熱収開始温度の測定チャ−トの一例である。
【符号の説明】
Ａ点：測定開始温度（℃）
Ｂ点：最大伸び温度（℃）
Ｃ点：熱収開始温度（℃）
【図１】
0003893552.tif 000006