(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二軸配向されたポリプロピレンフィルムであって、該ポリプロピレンフィルムのアイソタクチシティが９８．５〜９９．５％であり、アイソタクチックペンタッド分率が９９％を越え、１２０℃での機械方向と幅方向の熱収縮率の和が１．５〜３．５％であり、フィルムの厚みｄが２〜２０μｍであり、１０５℃での厚み当たりの絶縁破壊電圧が５８０−（２００／ｄ0.5）（Ｖ／μｍ）以上である二軸配向ポリプロピレンフィルムを誘電体として用いてなるコンデンサーであって、該二軸配向ポリプロピレンフィルムの厚み当たりで、１０５℃での交流絶縁破壊強度が２００Ｖ／μｍ以上であることを特徴とするコンデンサー。
【請求項２】
分子量５００以上のフェノール系の酸化防止剤が少なくとも１種以上添加され、該酸化防止剤の含有量が０．０３〜１重量％である二軸配向ポリプロピレンフィルムを用いることを特徴とする請求項１記載のコンデンサー。
【請求項３】
金属化した二軸配向ポリプロピレンフィルムを巻回または積層してなることを特徴とする請求項３記載の金属化フィルムコンデンサー。
【請求項４】
前記誘電体として用いられる二軸配向ポリプロピレンフィルムの厚み当たりで、６０Ｖ／μｍの交流電圧課電下の１０５℃での寿命が５００時間以上であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のコンデンサー。
【請求項５】
前記誘電体として用いられる二軸配向ポリプロピレンフィルムの厚み当たりで、６０Ｖ／μｍの交流電圧課電下の１０５℃での寿命が１０００時間以上であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のコンデンサー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二軸配向ポリプロピレンフィルムを用いたコンデンサーに関し、特に耐熱性および耐絶縁破壊特性に優れた二軸配向ポリプロピレンフィルムを誘電体として用いた耐熱性、耐絶縁破壊特性に優れたコンデンサーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
二軸配向ポリプロピレンフィルムは、透明性、光沢性などの光学的特性に優れ、さらに水蒸気バリア性能、優れた電気特性などにより、包装用途、コンデンサー用途などに広範に用いられている。
【０００３】
この二軸配向ポリプロピレンフィルムは、フィルムコンデンサーの誘電体として代表的な素材の一つであるが、もう一つの代表的素材であるポリエステルフィルムと比較して耐熱性が低いため、コンデンサーとしての最高使用温度が８５℃程度に制限されていた。その理由は、使用温度が高温になると、フィルムの非晶部、異物の影響等から、本来ポリプロピレンフィルムの特長であるべき絶縁破壊強度が急激に低下してしまい、特に長期間の使用に耐えられなくなる場合があったからである。
【０００４】
一方、電気装置の小型化に伴い、素子の密集化および高温化が進展し、従来のポリプロピレンフィルムコンデンサーの最高使用温度をさらに上昇させたいという要求が強くなってきている。このためには、従来のポリプロピレンフィルムコンデンサーの最高使用温度である８５℃よりも高温でしかも長期に性能を維持する必要があった。
【０００５】
このためには（１）短時間の急速な加熱による機械的変形すなわち熱収縮率が適度に小さいこと、（２）高温でのフィルム電気特性が優れること、および（３）電気特性の高温下での経時的な低下が小さいことなどが求められていた。
【０００６】
上記（１）の理由は、コンデンサー素子作成時、ポリプロピレンフィルムは電極と重ねて巻き取られた段階で一定温度下で熱処理が施され、適度な熱収縮を与えて巻締まりを発生させることによる形態保持やフィルム層間の空気の追い出しを行なうのが一般的であるが、熱収縮が大きすぎると素子の変形によるコンデンサーの容量の低下や素子の破壊が生じる場合があったからである。また、熱収縮率が小さすぎると巻締まりが不十分であり、長期高温使用下での誘電正接の上昇による素子が破壊することがあった。
【０００７】
このような課題に対し、特開平６−２３６７０９号公報には灰分が低く、沸騰ｎ−ヘプタン可溶分が１〜１０重量％であることから加工性に優れ、室温から８０℃までの電気絶縁性に優れた高分子絶縁材料が開示されており、沸騰ｎ−ヘプタン不溶部のアイソタクチックペンタッド分率が９０％以上のものが好ましいとの示唆がある。
【０００８】
また、特開平７−２５９４６号公報には同じく沸騰ヘプタン不溶分が８０重量％以上、特に好ましくは９６重量％以上であり、該沸騰ヘプタン不溶成分のアイソタクチックペンタッド分率が０．９７０〜０．９９５の範囲にあるプロピレン重合体およびこれを用いた成形体の開示がある。
【０００９】
しかし、これらに開示されたように、単に沸騰ｎ−ヘプタン不溶分のアイソタクチックペンタッド分率の高い二軸配向ポリプロピレンフィルムでは、本発明の目指す８５℃を越える高温での耐絶縁破壊特性とこのフィルムを誘電体として用いたコンデンサー素子の長期耐熱性が不十分であった。すなわち、上記の従来の技術による立体規則性の高い二軸配向ポリプロピレンフィルムは、沸騰ｎ−ヘプタン不溶部のアイソタクチックペンタッド分率がそこそこ高いものの、ｎ−ヘプタン可溶分のアイソタクチックペンタッド分率が低いため、フィルムとしてのアイソタクチックペンタッド分率が結果として低く、立体規則性が不十分であった。またアイソタクチシティが極めて高い、いわゆる高結晶性の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、立体規則性が不十分であるが故に製膜性が極めて悪く、耐熱性と耐絶縁破壊特性に優れた二軸配向ポリプロピレンフィルムを製造するための工業的に有用な技術として確立されるには至っていなかった。
【００１０】
これらの欠点を解消するため、特公平４−２８７２７号公報にはアイソタクチックペンタッド分率が０．９６０〜０．９９０の範囲にあり、かつ沸騰ｎ−ヘキサンおよび沸騰ｎ−ヘプタンで逐次抽出した被抽出物の全量が３．０〜６．０％とすることで成形性に優れた結晶性ポリプロピレンフィルムが提案されている。しかし、このポリプロピレンフィルムはアイソタクチックペンタッド分率が十分ではなく、高温での耐絶縁破壊特性が不十分であった。
【００１１】
さらに特開平５−２１７７９９号公報には、特定の熱変形温度とヤング率を有し、結晶化度が高く、立体規則性の良い高剛性ポリプロピレンフィルムに金属を蒸着した高剛性蒸着金属化フィルムを用いた蒸着フィルムコンデンサーが提案されている。しかし、ここでの立体規則性は高々９０％程度であり、高温での絶縁破壊特性が不十分であった。
【００１２】
さらに特開平７−５０２２４号公報には、１２０℃における熱収縮率が長さ方向で４．０％以下、幅方向で０．８％以下である金属化ポリプロピレンフィルムが開示されている。しかし、このフィルムのアイソタクチシティおよび立体規則性は従来のレベルのものであり、今後の高度な要求に対応するための、本発明の目的である高温での耐絶縁破壊特性が必ずしも十分とはいえなかった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、ポリプロピレンフィルムのアイソタクチシティと立体規則性を高度に制御することで、極めてアイソタクチシティの高いポリプロピレンフィルムの製膜を可能にし、さらに適正な製膜条件を採用することにより二軸配向ポリプロピレンフィルムの熱収縮率を適正化させ、従来の技術では達成し得なかった高温での耐絶縁破壊特性を向上させ、さらには高温での長期劣化の抑制されたコンデンサーを得ることができることを見い出し、本発明に至ったものである。
【００１４】
本発明の目的は、耐熱性および高温での長期耐絶縁破壊特性に優れた二軸配向ポリプロピレンフィルムを誘電体として用いた耐熱性および高温での長期耐絶縁破壊特性に優れたコンデンサーを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のコンデンサーは、そのアイソタクチシティが９８．５〜９９．５％であり、アイソタクチックペンタッド分率が９９％を越え、１２０℃での機械方向と幅方向の熱収縮率の和が１．５〜３．５％であり、フィルムの厚みｄが２〜２０μｍであり、１０５℃での厚み当たりの絶縁破壊電圧が５８０−（２００／ｄ0.5)（Ｖ／μｍ）以上である二軸配向ポリプロピレンフィルムを誘電体として用いてなるコンデンサーであって、該二軸配向ポリプロピレンフィルムの厚み当たりで、１０５℃での交流絶縁破壊強度が２００Ｖ／μｍ以上であることを特徴とするものであり、本発明で用いられる二軸配向ポリプロピレンフィルムには、好適には、分子量５００以上のフェノール系の酸化防止剤が少なくとも１種以上添加され、その好ましい含有量は０．０３〜１重量％である。
【００１６】
本発明のコンデンサーは、かかる二軸配向ポリプロピレンフィルムを誘電体として金属化した金属化二軸配向ポリプロピレンフィルムを巻回または積層してなるものである。
【００１７】
さらに本発明のコンデンサーにおいては、次の好ましい態様が含まれる。
【００１９】
(1) 誘電体として用いる二軸配向ポリプロピレンフィルムの厚み当たりで６０Ｖ／μｍの交流電圧課電下の１０５℃での寿命が５００時間以上、より好ましくは１０００時間以上であること。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられる二軸配向ポリプロピレンフィルムは、主としてポリプロピレンの単独重合体からなる二軸配向フィルムであるが、本発明の目的を阻害しない範囲で、他の不飽和炭化水素による共重合成分などを含有していてもよく、また他の重合体がブレンドされていてもよい。共重合成分としては、例えばエチレン、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。共重合量は、耐絶縁破壊特性、耐熱性の点から１ｍｏｌ％未満、ブレンド物は１ｗｔ％未満が好ましい。
【００２１】
本発明において、二軸配向ポリプロピレンフィルムのアイソタクチシティは、特に二軸延伸時の幅方向の延伸性の点で９９．５％以下である。ここでアイソタクチシティとは、フィルムを沸騰ｎ−ヘプタンで抽出した場合の、抽出前フィルム重量に対する不溶分の重量の割合により定義される。アイソタクチシティが高すぎると、特開平６−２３６７０９号公報にあるように二軸延伸フィルムを製造する際、延伸性が悪く、製膜が著しく困難となる。また耐熱性、耐絶縁破壊特性のために、特にコンデンサー素子のための誘電体として最も重要な特性である長期の耐熱および耐絶縁破壊特性のためにアイソタクチシティは９８．５％以上である。このようにアイソタクチシティを９８．５以上、９９．５％以下とすることで、次に述べる高い立体規則性を有するポリプロピレンフィルムの製膜を可能にし、かつこれをコンデンサー素子の誘電体として用いた場合に、従来にない長期の耐熱および耐絶縁破壊特性を発現させることができるのである。本発明において良好な製膜性と耐熱性、耐絶縁破壊特性のためにより好ましいアイソタクチシティは９８．７〜９９．５％であり、さらには９８．７〜９９．３％が好ましい。このようなアイソタクチシティを有する二軸配向ポリプロピレンフィルムを得るには、原料であるポリプロピレン樹脂の沸騰ｎ−ヘプタンに溶けやすい低分子量成分や、立体規則性の低い、いわゆるアタクチックの部分の割合が適度に低いものを選択するなどの方法を採用することができる。
【００２２】
本発明において、二軸配向ポリプロピレンフィルムの立体規則性は、１３C− ＮＭＲにより測定したメチル基の吸収ピークによるペンタッド分率により評価することができる。一般的に、ポリプロピレン分子鎖における５個の繰り返し単位（ペンタッド）の立体配座には、ｍｍｍｍ、ｍｍｍｒ、ｒｍｍｒ、・・、ｒｒｒｒ、ｍｒｒｒ、ｍｒｒｍ等がある。ここで、ｍはメソ（ｍｅｓｏ）、ｒはラセモ（ｒａｓｅｍｏ）の立体配座を示す。
【００２３】
二軸配向ポリプロピレンフィルムのペンタッド分率は、例えばＴ．Ｈａｙａｓｈｉらの報告［Ｐｏｌｙｍｅｒ、２９、１３８〜１４３（１９８８）］等にあるように、上記各立体配座を有するセグメントの比率を１３C−ＮＭＲから求める ことができる。これらのうち、全メチル基の吸収強度に対するｍｍｍｍの立体配座の割合、すなわちアイソタクチックペンタッド分率（以下ｍｍｍｍと省略する場合がある）は、ｍ（ｍｍｍｍ）ｍ、ｍ（ｍｍｍｍ）ｒ、ｒ（ｍｍｍｍ）ｒの３つのヘプタッド分率の和として定義される。本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムのアイソタクチックペンタッド分率ｍｍｍｍは、９９％を越える。このようなフィルムは、極めて長いアイソタクチックセグメントを持つ分子から構成されたポリプロピレンからなっているため、高結晶性、高耐熱性、高耐絶縁破壊特性のフィルムを与えうる。
【００２４】
本発明で用いられる二軸配向ポリプロピレンフィルムのｍｍｍｍは、高耐熱性、高耐絶縁破壊特性の点で好ましくは９９．１％以上であり、より好ましくは９９．２％以上であり、さらに好ましくは９９．３％以上である。
【００２５】
このような立体規則性を付与するには、原料であるポリプロピレン樹脂の立体規則性を高度に制御することが有効である。このような原料を作成する方法としては、ポリプロピレンを重合する際の、触媒系（固体触媒、外部添加電子供与性化合物）やこれらの純度により達成される。原料のポリプロピレン樹脂のｍｍｍｍが高いものほど二軸配向ポリプロピレンフィルムのｍｍｍｍが高くなる傾向が認められるが、原料の押出系内での極度の熱劣化もｍｍｍｍを低下させるため、高温押出系での原料の長時間滞留を避けるなどの構造的工夫、押出条件が適宜選択される。
【００２６】
本発明において、二軸配向ポリプロピレンフィルムの耐熱性は、１２０℃、１５分加熱時の熱収縮率で評価することができる。本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは、１２０℃、１５分間加熱時の機械方向と幅方向の熱収縮率の和が１．５〜３．５％の範囲である。熱収縮率が大きすぎると、電極としての金属層形成時に寸法変化を起こしフィルムロールにシワが入ったり、コンデンサー素子作成時の熱による機械的変形が大きすぎるために、フィルム中および／あるいは外部電極との接触部にストレスが発生し、コンデンサーの容量低下が大きくなったり、素子の破壊に至る場合がある。熱収縮率が低すぎる場合は、コンデンサー素子作成時の熱処理による巻締まりが不十分となり、形態保持性や容量変化率に悪影響を及ぼす。好ましい熱収縮率は上記の和が１．６〜３．３％であり、さらには１．７〜３％、さらには１．８〜２．８％、特には１．８〜２．５％の範囲が好ましい。熱収縮率をこのような範囲とするには、製膜時の条件が極めて重要である。
【００２７】
従来のアイソタクチシティとｍｍｍｍを有する二軸配向ポリプロピレンフィルムは、特開平７−５０２２４号公報に記載されているように８５℃以上のキャスティングドラム温度でキャストされていたのに対し、本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムは４０〜８５℃といったより低いキャスティングドラム温度でキャストされることが好適である。キャスティングドラム温度が高すぎるとフィルムの結晶化が進行しすぎ後工程での延伸が困難になるか、熱収縮率が大きくなりすぎる。また従来の二軸配向ポリプロピレンフィルムは１４０℃以下の機械方向延伸温度と１６０℃以下の幅方向延伸温度が採用されるのが一般的であり、これら温度を越える延伸温度では配向が下がるために二軸配向ポリプロピレンフィルムとしての弾性率を保つことが困難であった。
【００２８】
本発明で用いられる二軸配向ポリプロピレンフィルムでは１４０〜１５０℃の機械方向延伸温度と１６０〜１６５℃の幅方向延伸温度が、二軸配向ポリプロピレンフィルムとしての弾性率を保ったまま目的とする熱収縮率を得るために好ましく採用される。これら延伸温度が低すぎると熱収縮率が大きくなりすぎる。さらに幅方向の緩和をさせながらの熱処理温度は１５０〜１６０℃とすることも有効である。熱処理温度が低すぎると熱収縮率が大きくなりすぎ、高すぎると熱収縮率が小さくなりすぎる。
【００２９】
本発明において、二軸配向ポリプロピレンフィルムの厚みは、製膜性や機械特性、電気特性の点から２〜２０μｍである。フィルムの厚みが小さすぎると、絶縁破壊強度や機械的強度に劣る場合があり、また金属化持に熱負けによるフィルムの損傷が発生する場合がある。フィルムの厚みが大きすぎると均一な厚みのフィルムを製膜することが困難になり、またコンデンサー用の誘電体として用いた場合、体積当たりの容量が小さくなるため好ましくない。
【００３０】
本発明において、二軸配向ポリプロピレンフィルムの耐絶縁破壊特性は、１０５℃での直流の絶縁破壊強度で評価できる。一般に二軸配向ポリプロピレンフィルムの絶縁破壊強度は、膜厚が小さくなると単位厚み当たりの絶縁破壊強度（Ｖ／μｍ）が小さくなる。本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムの１０５℃での絶縁破壊強度は、膜厚をｄ（μｍ）とすると、５８０−（２００／ｄ0.5)（Ｖ／μｍ）以上である。より好ましくは６００−（２００／ｄ0.5)（Ｖ／μｍ）以上である。１０５℃での絶縁破壊強度が低すぎると、高温での絶縁破壊が容易に発生しコンデンサー用途として実用に適さない場合がある。このような範囲とするためには、フィルムの灰分と内部ヘイズをさらに減少させたり、結晶化度を本発明の範囲内でなるべく大きくしたりすることで達成できる。
【００３１】
本発明において、二軸配向ポリプロピレンフィルムに使用される立体規則性に優れたポリプロピレンの極限粘度は、特に限定されないが、製膜性の点から１〜１０ｄｌ／ｇの範囲のものが好ましい。また、２３０℃、２．１６ｋｇ加重におけるメルトフローレートは製膜性の点から２〜５ｇ／１０分のものが好ましい。極限粘度やメルトフローレートを上記の値とするためには、平均分子量や分子量分布を制御する方法などが採用される。
【００３２】
ポリプロピレンの重合過程においては金属を含む化合物を触媒として用い、必要に応じ、重合後にこの残磋を除去することが一般的であるが、この残磋は樹脂を完全に燃焼させた残りの金属酸化物の量を求めることで評価でき、本発明ではこれを灰分と呼ぶ。本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムの灰分は３０ｐｐｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２５ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは２０ｐｐｍ以下である。灰分が多すぎると、そのフィルムの耐絶縁破壊特性が低下し、これを用いたコンデンサーの絶縁破壊強度が低下する場合がある。灰分をこの範囲とするには、触媒残磋の少ない原料を用いることが重要であるが、製膜時の押出系からの汚染も極力低減するなどの方法、例えばブリード時間を１時間以上かけるなどの方法を採用することができる。
【００３３】
本発明で用いられる二軸配向ポリプロピレンフィルムの表面粗さは目的に応じて適宜選択されるが、金属化フィルムコンデンサー用途としては中心線平均粗さで０．０２〜０．２μｍの範囲が好ましい。中心線平均粗さが大きすぎると、フィルムを積層した場合に層間に空気が入りコンデンサー素子の劣化に繋がる場合がある。逆に小さすぎるとフィルムの滑りが悪くなり、ハンドリング性に劣る場合がある。油含浸用途のためには、中心線平均粗さで０．１〜０．８μｍの範囲が好ましい。
【００３４】
本発明で用いられる二軸配向ポリプロピレンフィルムには、公知の添加剤、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、粘度調整剤や着色防止剤などを含有させてもよい。
【００３５】
これらの中で、酸化防止剤の種類および添加量の選定は、長期耐熱性にとって重要である。本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムに添加される好ましい酸化防止剤は立体障害性を有するフェノール性のもので、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溶融押し時の飛散防止のために好ましい。こ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（例えばチバガイギー社製Irganox1330：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（例えばチバガイギー社製Irganox1010：分子量１ １７７．７）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重量％（３００〜１００００ｐｐｍ）の範囲が好ましい。総含有量が少ないと長期耐熱性に劣る場合があり、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、コンデンサー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重量％であり、さらに好ましくは０．２〜０．８重量％である。
【００３６】
本発明で用いられる二軸配向ポリプロピレンフィルムには、その少なくとも一面に金属層を形成する面に、接着力を高めるためコロナ放電処理あるいはプラズマ処理を行なうことが好ましい。コロナ放電処理は公知の方法を用いることができるが、処理に際し、雰囲気ガスとして空気、炭酸ガス、窒素ガスおよびこれらの混合ガス中での処理が好ましい。またプラズマ処理は、種々の気体をプラズマ状態におき、フィルム表面を化学変成させる方法を採用することができ、例えば特開昭５９−９８１４０号公報に記載されている方法などがある。
【００３７】
本発明のコンデンサーに誘電体材料として使用する二軸配向ポリプロピレンフィルムは、電極として用いる金属箔と共に巻回したものでもよく、電極として予め金属化を行なったものでもよいが、コンデンサー素子の小型化のためには金属化を行い巻回したものがより好ましい。
【００３８】
本発明で用いられる二軸配向ポリプロピレンフィルムに金属層を形成し金属化する場合の金属は、特に限定されることはないが、アルミニウム、亜鉛、銅、錫、銀やニッケル等を単独または併用して使用することが金属化層の耐久性、生産性の点で好ましい。本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムに金属層を形成する方法は、真空蒸着法、スパッタリング法やイオンビーム法等が挙げられるが、特に限定されない。
【００３９】
本発明において，金属化フィルムの膜抵抗値は１〜４０Ω／□の範囲が好ましく採用される。より好ましくは１．２〜３０Ω／□である。膜抵抗値が小さすぎると、蒸着膜の厚みが厚く蒸着時に熱負けが生じアバタ状の表面欠点や４μｍ前後の薄いフィルムでは穴アキ等が発生することがある。膜抵抗値が大きすぎると課電時に蒸着膜のクリアリングが生じたとき、膜の消失が生じやすく、容量変化が大きくなることがある。膜抵抗値をこの範囲とするには、蒸着時の膜抵抗値のモニターにより制御する方法が好ましく採用される。
【００４０】
本発明において、二軸配向ポリプロピレンフィルムに金属層を形成するときに設けられるマージン（電気絶縁目的などにより金属層を形成する面に設けられる金属層のない部分）の仕様は、通常タイプ以外にヒューズ機構を設けた種々のものなど目的に応じて採用でき、特に限定されることはない。
【００４１】
本発明のコンデンサーの形式は、乾式や、油浸式等が挙げられるが、特に限定されることはない。
【００４２】
本発明で用いられる二軸配向ポリプロピレンフィルムを誘電体として用いたフィルムコンデンサーの１０５℃での交流絶縁破壊強度は、単位厚み当たり２００Ｖ／μｍ以上である。ポリプロピレンフィルムコンデンサーの定格電圧は通常４５〜５０Ｖ／μｍであり、安全性を考慮してこの４倍以上の値が好ましいからである。交流絶縁破壊強度は好ましくは２１０Ｖ／μｍ以上である。フィルムコンデンサーの絶縁破壊強度をこの範囲とするには、コンデンサーへの加工時でのシワや傷の発生を避けることなどが有効である。
【００４３】
本発明で用いられる二軸配向ポリプロピレンフィルムを誘電体として用いたフィルムコンデンサーの１０５℃での単位厚み当たり６０Ｖ／μｍ（定格電圧の１．２〜１．３倍）の交流電圧課電下での寿命は、コンデンサーが装填された装置の保証期間の点で５００時間以上であることが好ましく、さらに好ましくは１０００時間以上である。寿命をこの範囲とするには、適正な量の酸化防止剤を添加すること、コンデンサーへの加工時で１００℃程度の熱処理を行なうこと、シワや傷の発生を避けること、エポキシ樹脂包埋や樹脂やオイル含浸の後金属缶内への封印など（外装）により外気との接触を遮断することなどが有効である。
【００４４】
次に本発明の二軸配向ポリプロピレンフィルムを用いてなるコンデンサーの製造方法を以下に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４５】
まず、ポリプロピレン原料を押出機に供給し、加熱溶融し、濾過フィルターを通した後、２２０〜３２０℃の温度でスリット状口金から溶融押出し、４０〜８５℃の温度に保たれたキャスティングドラムに巻き付けて冷却固化せしめ、未延伸フィルムを作る。
【００４６】
次に、この未延伸フィルムを二軸延伸して二軸配向せしめる。延伸方法としては逐次二軸延伸方法が好ましい。逐次延伸方法としては、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、引き続きこのシートを１４０℃〜１５０℃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２〜６倍に延伸し、ただちに室温に冷却する。ここで、本発明のｍｍｍｍが９９％を越える二軸配向ポリプロピレンフィルムは、予熱温度１３０℃以下、延伸温度１４０℃以下では熱量が不足して延伸ムラを起こしたり破けて製膜できない場合があり、１４０℃を越える延伸温度を採用することが重要である。引き続きその延伸フィルムをテンターに導いて、１６０〜１６５℃の温度で幅方向に５〜１０倍に延伸し、次いで幅方向に２〜２０％の弛緩を与えつつ、１５０〜１６０℃の温度で熱固定して巻取る。本発明において、この熱固定の温度は重要であり熱固定温度が低すぎると熱収縮率が大きくなり、本発明の範囲を超える場合がある。
【００４７】
その後、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いワインダーで巻取る。
【００４８】
得られたフィルムを真空蒸着装置にセットし、目的に応じた金属を、所定の膜抵抗に蒸着する。この蒸着フィルムをスリットし、コンデンサー素子を作るための２リール一対の蒸着リールとする。この後、素子状に巻回し、熱プレスして扁平状に成形し、端部の金属溶射、リード取り出し、外装を経てコンデンサーとする。
【００４９】
本発明で用いられる二軸配向ポリプロピレンフィルムは、上記コンデンサー用途以外に、低い熱収縮率を生かして、蒸着、印刷、ラミネート、ヒートシールなどの加工時の熱による変形を抑えることができるため、種々の包装用途として、例えばこれにヒートシール層とラミネートして使用でき、また粘着テープやつや出しフィルム（プリントラミネート）などとしても好適に用いることができる。
【００５０】
本発明における特性値の測定方法、並びに評価方法は次のとおりである。
【００５１】
（１）アイソタクチシティ（アイソタクチックインデックス：ＩＩ）
試料を６０℃以下の温度のｎ−ヘプタンで２時間抽出し、ポリプロピレンへの添加物を去する。その後１３０℃で２時間真空乾燥する。これから重量Ｗ（ｍｇ）の試料をとり、ソックスレー抽出器に入れ沸騰ｎ−ヘプタンで１２時間抽出する。次に、この試料を取り出しアセトンで十分洗浄した後、１３０℃で６時間真空乾燥しその後常温まで冷却し、重量Ｗ´（ｍｇ）を測定し、次式で求めた。
ＩＩ＝（Ｗ´／Ｗ）×１００（％）
（２）アイソタクチックペンタッド分率試料をｏ−ジクロロベンゼンに溶解し、ＪＥＯＬ製ＪＮＭ−ＧＸ２７０装置を用い、共鳴周波数６７．９３ＭＨｚで１３C−ＮＭＲを測定した。得られたスペクトルの帰属およびペンタッド分率の計算については、Ｔ．Ｈａｙａｓｈｉらが行なった方法［Ｐｏｌｙｍｅｒ，２９，１３８〜１４３（１９８８）］に基づき、メチル基由来のスペクトルについて、ｍｍｍｍピークを２１．８５５ｐｐｍとして各ピークの帰属を行ない、ピーク面積を求めてメチル基由来全ピーク面積に対する比率を百分率で表示した。詳細な測定条件は以下のとおりである。
【００５２】
測定溶媒  ：ｏ−ジクロロベンゼン(90wt%)／ベンゼン−Ｄ６(10wt%)
測定温度  ：１２０〜１３０℃
共鳴周波数：６７．９３ＭＨｚ
パルス幅  ：１０μｓｅｃ（４５゜パルス）
パルス繰り返し時間：７．０９１ｓｅｃ
データ点  ：３２Ｋ
積算回数  ：８１６８
測定モード：ノイズデカップリング
（３）熱収縮率
フィルムを機械方向と幅方向にそれぞれ縦２６０ｍｍ、横１０ｍｍにサンプリングし両端から３０ｍｍのところにマークを入れて、原寸（Ｌ0 ：２００ｍｍ）とする。このサンプルの下端に３ｇの加重をかけ、１２０℃のオーブン中につるし１５分間熱処理する。その後サンプルを取り出し、マークした長さ（Ｌ1 ）を測定し、次式により熱収縮率を算出し機械方向と幅方向の和を熱収縮率とした。
熱収縮率＝［（Ｌ0 −Ｌ1 ）／Ｌ0 ］×１００（％）
（４）灰分
ＪＩＳ−Ｃ−２３３０に準ずる。初期重量Ｗ0 の二軸配向ポリプロピレンフィルムを、白金坩堝に入れ、まずガスバーナーで十分に燃やした後、７５０〜８００℃の電気炉で、約１時間処理して完全灰化し、得られた灰の重量Ｗ1 を測定し、下式から求めた。
【００５３】
灰分＝（Ｗ1 /Ｗ0 )×１００００００（ｐｐｍ）
Ｗ0 :初期重量（ｇ）
Ｗ1 :灰化重量（ｇ）
（５）内部ヘイズ
ＪＩＳ−Ｋ−７１０５に準じて測定し、下記式から求めた。ただしフィルム表面の凹凸による光散乱を除去するために、サンプルを流動パラフィンで満たされた石英セルに浸した状態で測定した。
【００５４】
Ｈ＝（Ｔｄ／Ｔｔ）×１００（％）
Ｈ：内部ヘイズ（％）
Ｔｄ：拡散透過率
Ｔｔ：全光線透過率
（６）フィルム厚み
ダイヤルゲージ式厚み計（ＪＩＳ−Ｂ−７５０３）を用いて測定した。
【００５５】
（７）フィルム絶縁破壊強度（フィルムＢＤＶ）
ＪＩＳ−Ｃ−２１１０に準じて測定した。陰極に厚み１００μｍ、１０ｃｍ角のアルミ箔電極、陽極に真鍮性２５ｍｍφの電極を用い、この間にフィルムをはさみ、春日電気（株）製直流高圧安定化電源を用いて、２００Ｖ／秒の速度で昇圧しながら電圧を印加し、電流が１０ｍＡ以上流れた場合を絶縁破壊したものとした。その時の電圧を測定点のフィルム厚みで割った値を絶縁破壊強度とし、２０点測定した平均値で示した。１０５℃での測定は、熱風オーブンに電極、サンプルをセットし、耐熱コードで上述の電源に接続し、オーブン投入後１分で昇圧を開始して測定した。
【００５６】
（８）素子絶縁破壊強度（素子ＢＤＶ）
熱風オーブン中１０５℃に保持されたコンデンサー素子を、春日電気（株）製直流（または交流）高圧安定化電源に接続し、２００Ｖ／秒の速度で昇圧しながら電圧を印加し、放電破壊により素子に電流が流れ（最大１８アンペア）、破壊された時の電圧を求め、１０素子測定した平均値を素子ＢＤＶとした。
【００５７】
（９）素子ライフテスト
フィルム厚み当たり６０Ｖ／μｍの交流電圧をコンデンサー素子に印加し、１０５℃の雰囲気で素子が破壊するまでの時間を測定した。
【００５８】
【実施例】
本発明を実施例、比較例に基づいて以下に詳細に説明する。
【００５９】
（実施例１）
アイソタクチックインデックスＩＩが９８．８％、アイソタクチックペンタッド分率ｍｍｍｍが９９．５％、灰分が１９ｐｐｍのポリプロピレン原料に２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（ＢＨＴ）０．３％、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（Irganox1010）０．５％を添加したものを押出機に供給して２８０℃の温度で溶融し、Ｔ型口金からシート状に押出成形し、７０℃の温度のキャスティングドラムに巻き付けて冷却固化した。次いで、そのシートを１３５℃で予熱し、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倍に延伸した。引き続きそのフィルムをテンターに導き、１６２℃の温度で幅方向に１０倍延伸し、次いで幅方向に８％の弛緩を与えながら１５８℃で熱処理を行ない５μｍの厚みの二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。さらに３０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ２の処理強度で大気中でコロナ放電処理を行なった。得られたフィルムの灰分およびペンタッド分率は、原料のそれらの値と差がなかった。このフィルムを真空蒸着機にセットし、銅を核付け金属とし、コロナ処理面に亜鉛を膜抵抗が４．０Ω／□になるように蒸着した。このフィルムをスリットし、全幅３８ｍｍ、マージン幅１ｍｍの金属化フィルムを得た。得られたフィルム一対２リールを用いて素子巻し、素子の端面に金属溶射し、ここからリード線を取り出して容量５μＦのコンデンサー素子を作成した。
【００６０】
（実施例２）
ＩＩが９８．９％、ｍｍｍｍが９９．１％、灰分が１８ｐｐｍのポリプロピレン原料を用い、実施例１と同様の方法で二軸配向ポリプロピレンフィルムとコンデンサー素子を得た。
【００６１】
（実施例３、４）
実施例１と同一原料を用い、同一条件でフィルム厚み２．５μｍと８μｍの二軸配向ポリプロピレンフィルムとコンデンサー素子を得た。
【００６２】
（実施例５、６、７）
実施例１と同じ原料で、酸化防止剤添加処方がＢＨＴ０．３％、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０．３％としたもの（実施例５）、ＢＨＴのみで０．３％としたもの（実施例６）、ＢＨＴ０．３％およびIrganox1010１．２％としたもの（ 実施例７）を用い、実施例１と同様の方法で二軸配向ポリプロピレンフィルムとコンデンサー素子を得た。
【００６３】
【表１】
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上記実施例１〜７の二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性とコンデンサー素子の特性を表１に示した。これらはいずれもＩＩ、ｍｍｍｍ、熱収縮率、厚み、絶縁破壊強度が本発明の範囲内であり、この結果コンデンサー素子による高い絶縁破壊強度、および十分な素子ライフが得られた。なお実施例６については分子量が５００以上のフェノール系の酸化防止剤の添加量が０％であり、素子ライフがやや劣ったものとなった。同様に、実施例７においては、同酸化防止剤の添加量が１％を越え、素子巻き性の悪化から素子破壊電圧および素子ライフ共にやや劣ったものとなった。
【００６４】
（比較例１）
ＩＩが９８．３％、ｍｍｍｍが９８％、灰分が１９ｐｐｍで実施例１と同様の酸化防止剤処方としたポリプロピレン原料を用い、キャスティングドラム温度を８５℃とした以外は実施例１と同様の方法で二軸配向ポリプロピレンフィルムとコンデンサー素子を得た。この特性を同じく表１に示した。ＩＩおよびｍｍｍｍが本発明の範囲外であったが、熱収縮率はともに本発明の範囲内となった。フィルムの絶縁破壊強度が不十分であり、コンデンサー素子としての絶縁破壊強度および素子ライフも不十分であった。特性を表１に示した。
【００６５】
（比較例２）
ＩＩが９９．７％、ｍｍｍｍが９９．２％、灰分が２２ｐｐｍのポリプロピレン原料を用い、実施例１の条件で製膜しようとしたがフィルム破れにより製膜が不可能であったため、３０℃のキャスティングドラム温度、１５３℃の縦延伸温度、１６７℃の横延伸温度として製膜した。実施例１と同様の方法でコンデンサー素子を得た。この特性を表１に示した。ＩＩが本発明の上限を越えており、熱収縮率は本発明の範囲となったが、内部ヘイズが０．６％と大きくなりボイドが発生したためにフィルムの絶縁破壊強度が不十分でありコンデンサー素子としての絶縁破壊強度および素子ライフも不十分であった。
【００６６】
（比較例３）
実施例１と同様のポリプロピレン原料を用い、キャスティングドラム温度を９５℃とした以外は実施例１と同様の条件で製膜を行ない、二軸配向ポリプロピレンフィルムとコンデンサー素子を得た。特性を表１に示した。熱収縮率が４．２％と大きく、内部ヘイズが０．８％と大きくなったことから、フィルムの絶縁破壊強度が不十分でありコンデンサー素子としての絶縁破壊強度および素子ライフも不十分であった。特性を表１に示した。
【００６７】
（比較例４）
ＩＩが９８．１％、灰分が１５ｐｐｍであり、チタンが０．３ｐｐｍ、塩素分が０．４ｐｐｍのポリプロピレン原料を用い、実施例１と同様の方法で二軸配向ポリプロピレンフィルムとコンデンサー素子を得た。特性を表１に示した。２３℃および８０℃での絶縁破壊強度はそれぞれ６０５Ｖ／μｍ、５２０Ｖ／μｍと良好であったが、１０５℃での絶縁破壊強度が３８０Ｖ／μｍと急激に低下し、素子絶縁破壊強度、素子ライフとも不十分であった。フィルムのｎ−ヘプタン不溶分のｍｍｍｍを測定したところ９９．３％と非常に高い値を示したが、フィルムのｍｍｍｍは９８．３％であった。
【００６８】
（比較例５）
実施例１と同様のポリプロピレン原料を用い、実施例１と同様の方法で１．５μｍ厚みの二軸配向ポリプロピレンフィルムを作成しコンデンサー素子を得た。特性を表１に示した。厚みが１．５μｍと本発明の範囲外であり、絶縁破壊強度、素子破壊強度が劣ったものとなった。
【００６９】
（比較例６、７）
実施例１と同様の原料を用い、熱処理温度を１４５℃（比較例８）、１６７℃（比較例９）とした以外は実施例１と同様の条件で製膜を行ない、二軸配向ポリプロピレンフィルムとコンデンサー素子を得た。特性を表１に示した。それぞれの熱収縮率は４．６％、０．９％となりフィルムの絶縁破壊強度は実施例１と同様の値を示したが、コンデンサー素子としての絶縁破壊強度が１４８Ｖ／μｍ、１６１Ｖ／μｍ、素子ライフも４６時間、１７時間と不満足であった。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、本発明による二軸配向ポリプロピレンフィルムは、耐熱性および高温での長期耐絶縁破壊特性に優れているため、この二軸配向ポリプロピレンフィルムを誘電体として用いたコンデンサーの使用可能温度を、従来の二軸配向ポリプロピレンフィルムを用いたコンデンサーの最高使用温度８５℃よりも最高２０℃向上させることができ、これにより電気装置の小型化、素子の密集化に対応することができる。また、熱収縮率が小さいことを利用して、各種包装用途での加工時の熱による変形を抑制することができ、産業上の利用価値は極めて大きい。