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JPH0747652B2 - ポリエステルフィルム及びこれを用いたコンデンサ - Google Patents
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JPH0747652B2 - ポリエステルフィルム及びこれを用いたコンデンサ - Google Patents

ポリエステルフィルム及びこれを用いたコンデンサ

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JPH0747652B2
JPH0747652B2 JP1260877A JP26087789A JPH0747652B2 JP H0747652 B2 JPH0747652 B2 JP H0747652B2 JP 1260877 A JP1260877 A JP 1260877A JP 26087789 A JP26087789 A JP 26087789A JP H0747652 B2 JPH0747652 B2 JP H0747652B2
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capacitor
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polyester film
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正昭 須藤
周一 木下
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ポリエステルフィルム及びこれを誘電体とし
て用いたコンデンサに関する。
〔従来の技術〕
従来、種々のポリエステルフィルム及びこれを用いたコ
ンデンサが知られている(例えば特開昭63−182351号公
報、特開昭63−194318号公報)。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、かかる従来のポリエステルフィルムはポリプロ
ピレンやポリカーボネートに比べて大きな誘電吸収のた
め、それを誘電体とするコンデンサとしたときに、誘電
体内で消費される電力が大きく、絶縁抵抗値を低下せし
める原因のひとつとなっていた。
本発明は、かかる従来のポリエステルフィルムの欠点を
改良し、高温においても絶縁抵抗値が高く、優れた特性
のコンデンサ及びその誘電体となるフィルムを提供する
ことを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のポリエステルフィルムは、ポリエチレンテレフ
タレートを主成分とするプラスチックフィルムであっ
て、該プラスチックフィルムの溶融比抵抗値が1.0×109
Ω・cm以上であり、かつX線法での結晶サイズXc(Å)
及び面配向指数Xiが関係式 (Xc−22.0)×(Xi×103−20.0)×10-3≧1.20 を満たし、かつ、示差走査熱量計で該フィルムを測定し
たときに80〜120℃の範囲に吸熱ピークを持つことを特
徴とする。
また、本発明のコンデンサは、上記ポリエステルフィル
ムを誘電体として用いたことを特徴とするものである。
本発明において、ポリエチレンテレフタレート(以下
「PET」と略記する)を主成分とするポリエステルを用
いるが、PETが75重量%以上、好ましくは80重量%以上
含まれているものがよい。PET成分が上記範囲未満で
は、フィルムの特徴である寸法安定性、機械特性を十分
に発揮できないことがある。また、25重量%以下、好ま
しくは20重量%以下の範囲で、PET以外のポリマを含有
させてもよい。このようなポリマとしては、ポリアリレ
ート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンα,β
−ビス(フェノキシ)エタン4,4′ジカルボキシレー
ト、ポリカーボネート等がある。さらに、酸化防止剤、
熱安定剤、滑剤、紫外線吸収剤、核生成剤、表面突起形
成剤などの無機または有機添加剤を適宜添加してもよ
い。
本発明のポリエステルフィルムは、上記PETを主成分と
するポリマを二軸配向せしめたフィルムであって、該フ
ィルムの280℃における溶融比抵抗値(以下「ρ」と略
称する)は1.0×109Ω・cm以上、好ましくは1.5×109Ω
・cm以上である。ρが上記の値未満では本発明の絶縁抵
抗(以下「IR」と略称する)改良効果が小さく、好まし
くない。ρの上限は特に制限しないが、1.0×1010Ω・c
m以下であることがフィルムの成形性を保つ点で好まし
い。
本発明のポリエステルフィルムのX線法による結晶サイ
ズXc(Å)及び面配向指数Xiは、関係式 (Xc−22.0)×(Xi×103−20.0)×10-3≧1.20 を満たすことが必要であり、好ましくは関係式 (Xc−22.0)×(Xi×103−20.0)×10-3≧1.25 を満たすことが望ましい。上記関係式を満足しないと、
本発明の目的とする、IR改良効果が小さい。なお、結晶
サイズXcの上限は特に限定されるものではないが、結晶
サイズXcは好ましくは80.0Å以下、より好ましくは75.0
Å以下である。結晶サイズXcが大きすぎる場合、機械物
性の低下をきたすことがある。Xiの上限は特に限定しな
いが、9.0×10-2以下であることがフィルムの製膜安定
性の点で好ましい。
本発明のポリエステルフィルムの溶融粘度は1000〜6000
ポイズ(温度280℃、ずり速度200sec-1)が、フィルム
成形性の点で好ましい。
本発明のポリエステルフィルムは、示差走査熱量計(以
下「DSC」と略称する)で測定したときに、80〜120℃の
範囲に吸熱ピークが現れる。この吸熱ピークの現れる温
度は好ましくは95〜115℃である。吸熱ピークの現れる
温度が80℃未満の場合および120℃以下で吸熱ピークが
現れない場合には、IR改良効果が十分でない。吸熱ピー
クが120℃を超える場合にはフィルムの平面性が損わ
れ、著しく商品価値が低下してしまうので好ましくな
い。
また、本発明のポリエステルフィルムのJIS−B−0601
による表面粗さRa(カットオフ:0.25mm)は0.01〜0.2μ
mの範囲にあることが好ましい。
また、本発明のポリエステルフィルムの厚さは、特に限
定されないが、0.5〜30μmの範囲にあることが好まし
い。
また、本発明のポリエステルフィルムの熱収縮率は、特
に限定されないが、150℃、30分でフィルムの長さ方向
が0.1〜5%、巾方向が−1〜5%の範囲にあることが
好ましい。
本発明のコンデンサは、巻回法または積層法などの周知
の方法で製造することができる。電極は、金属箔または
誘電体フィルムに金属を真空蒸着、スパッタリング法な
ど周知の方法で形成せしめた金属薄膜のいずれであって
もよい。電極を構成する金属としては、アルミニウム、
亜鉛、錫、チタン、ニッケルあるいはそれらの合金など
があるが、これらに限定されることはない。
本発明のコンデンサの形状は問わないが、通常のリード
線を有するタイプ、あるいはリード線を有さず基板表面
に直接ハンダ付けするタイプ(いわゆるチップコンデン
サ)のいずれでもよい。また、本発明のコンデンサは、
交流、直流いずれの用途にも使用できる。
次に本発明のポリエステルフィルムの製造方法を説明す
る。
まず、テレフタル酸を主成分とするカルボン酸またはそ
のアルキルエステルと、エチレングリコールを主成分と
するグリコールとを、カルシウム、マグネシウム、リチ
ウム、マンガン元素などの触媒金属化合物の存在下130
〜260℃でエステル化あるいはエステル交換を行なう。
その後、アンチモン、ゲルマニウム、チタン元素などか
らなる触媒化合物及びリン化合物を添加し、高真空下、
温度220〜300℃で重縮合反応させる。上記リン化合物の
種類としては、亜リン酸、リン酸、リン酸トリエステ
ル、ホスホン酸、ホスホネートなどがあるが、特に限定
されないし、またこれらリン化合物を二種以上併用して
もよい。上記触媒化合物の添加物の添加量は、特に限定
しないが、カルシウム、マグネシウム、リチウム、マン
ガンなどの触媒金属化合物とリン化合物の比が次式 0.5≦(M/P)≦1.5 (ただし、Mはフィルム中のカルシウム、マグネシウ
ム、リチウム、マンガン元素の全モル数、Pはフィルム
中のリン元素のモル数である。) を満足するように含むことが、フィルムのρを1.0×109
Ω・cm以上にするために望ましい。なお、上記フィルム
のρは、該押出ポリマの段階であらかじめ測定しておい
たρとは、同じ値を示す。
また、エステル化あるいはエステル交換から重縮合の任
意の段階で必要に応じて酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、
紫外線吸収剤、核生成剤、表面突起形成剤などを添加す
る。
かくして得られた重縮合ポリマを押出機に供給し、スリ
ット状のダイから溶融押出し、冷却固化せしめて未延伸
フィルムを作る。
次に、この未延伸フィルムを二軸延伸し、配向せしめ
る。延伸方法としては、逐次二軸延伸法または同時二軸
延伸法を用いることができるが、本発明の関係式を満足
するポリエステルフィルムを得るために特に好ましいの
は、逐次二軸延伸法である。
また、逐次二軸延伸の条件は、特に限定されないが、一
方向に2.5〜4.5倍延伸したのち、該方向と直角方向に3.
0〜5.0倍にすることが、本発明の関係式を満足するポリ
エステルフィルムを得るのに好適である。
また、延伸温度は70〜130℃の範囲であればよい。延伸
速度は、通常103〜5×104%/分の範囲が好適である。
次に、この延伸フィルムを熱処理する。熱処理条件とし
ては、温度190〜250℃、好ましくは210〜240℃、時間1
〜60秒間とすることが、本発明の関係式を満足するポリ
エステルフィルムを得るのに有効である。
さらに、このフィルムをロールに巻き取り、40〜90℃の
温度で12時間〜4週間の再熱処理を施すことが、DSC測
定で80〜120℃の範囲に吸熱ピークを出現させるのに有
効である。
次に、本発明のコンデンサの製造方法について説明す
る。
上記の如くして得られたフィルムを誘電体とし、金属箔
または金属薄膜を導電体として、積層または巻回してコ
ンデンサ素子を作るが、金属薄膜を導電体に用いた方が
本発明のIR改良効果が大きい。この場合の金属薄膜形成
法としては、周知の蒸着法、スパッタリング法などを用
いることができ、特に誘電体フィルムの厚みが1.0〜5
μm、蒸着膜厚が100〜5000Åの蒸着フィルムを用いて
コンデンサにするのが、本発明の効果を得るためには最
も好ましい方法である。
次に、このコンデンサ素子を、常法に従って、プレス、
熱処理、端面封止及びリード線取りつけを行なってコン
デンサとする。
本発明は、上記コンデンサを特徴とするが、上記フィル
ムに公知のコロナ放電処理を施してもよいし、また接着
性、ヒートシール性、耐湿性、滑性、表面平滑性などを
付与する目的で多種ポリマを積層した形や、有機及び/
または無機組成物で被覆した形で用いてもよい。また、
本発明のコンデンサに絶縁油等を含浸せしめて、いわゆ
る油浸コンデンサとして用いてもよい。
次に、本発明に用いた特性の測定方法及び効果の評価方
法について説明する。
(1)X線法による結晶サイズXc及び面配向指数Xi フィルム試料をX線回折装置(理学電機株式会社製)に
より、CuKα線をX線源とする反射法で、広角X線回折
測定を行った。結晶サイズXcは、(100)面の測定結果
より次式より求めた。ここで、kは定数で、k=1.0、
λはX線波長、θは(100)面の回折ピーク角度、βは
そのピークの半価幅(ラジアン)をあらわす。
Xc=kλ/βcosθ 面配向指数Xiは(10)面の強度の(100)面の強度
に対する割合、I(10)/I(100)により求めた。
(2)溶融比抵抗ρ 押出機の出口短管部に間隔1cmの対立電極(電極面積:
夫々25cm2、電極間の空の絶縁抵抗:1012Ω以上)を設
け、試料を280℃で押出する。次いで電極間に直流5kVを
印加し、その時に流れる電流I(mA)を求める。280℃
のρは次の式から求められる。
ρ(Ω・cm)=1.25×108/I (3)示差走査熱量計により吸熱ピークの測定 熱流束示差走査熱量計(島津製作所製“DSC−50")に試
料10mgを入れ、10℃/分で25℃から300℃まで昇温させ
ながら、吸熱ピークを測定した。220℃から280℃の範囲
に現われるTmの吸熱ピークの高さに比べ、80℃から120
℃の範囲に0.3%以上の高さの吸熱ピークを持つものの
温度を読みとった。0.3%未満の場合は吸熱ピークなし
とした。
(4)コンデンサの絶縁抵抗(IR)特性 コンデンサ(容量1.5μF)を温度85℃のオーブンに入
れて、100Vにて課電1分後の抵抗値を超絶縁計(HP製)
を用い測定した。なお、測定は夫々100個について行な
い、平均値を求めた。
(5)極限粘度 o−クロロフェノールを溶媒として25℃において測定し
た値である。
(6)フィルム中の金属分析 フィルム中のカルシウム、マグネシウム、リチウム、マ
ンガンなどの元素の定量は原子吸光法によって測定し、
リン元素は比色法によって測定した。
〔実施例〕
実施例1 (1)本発明のフィルムの調製 テレフタル酸ジメチル100重量部、エチレングリコール7
0重量部、触媒として酢酸カルシウム0.09重量部を用い
て、常法によりエステル交換反応を行ない、その生成物
に三酸化アンチモン0.03重量部、トリメチルホスフェー
ト0.15重量部、亜燐酸0.02重量部および二酸化珪素(粒
子径1.2μm)0.1重量部を添加し、常法によって重縮合
して、極限粘度0.64のポリマペレットを得た。
次いで、このペレットを180℃で4時間、真空乾燥した
後、押出機に供給して、280℃で溶融押出し、60℃の冷
却ドラムに巻き付けて、未延伸シートを作った。
強いで、この未延伸シートを95℃にて長手方向に3.8倍
延伸した。この延伸は、2組のロールの周速差で行なわ
れ、延伸速度は10000%/分であった。この一軸延伸フ
ィルムをステンタを用いて、105℃で幅方向に延伸速度2
500%/分で、4倍延伸し、定長下で230℃、10秒間熱処
理し、厚さ1.5μmの二軸配向フィルムを得た。
次いで、このフィルムをロール状に巻き、70℃に保った
オーブンの中で10日間の再熱処理を施した。
このフィルムの溶融押出し時に測定したρは、1.60×10
9Ω・cmであった。また、結晶サイズXcは65.3Å、面配
向指数Xiは0.065であった。また、DSCでは、104℃にピ
ークをもつ吸熱が測定された(フィルムA)。
(2)コンデンサの調製 前項(1)で得たフィルムを真空蒸着装置にセットし、
アルミニウムを連続蒸着させて、膜抵抗が3Ω/□の蒸
着膜をフィルム上に形成した。この蒸着フィルムをスリ
ットし、素子巻機にかけてコンデンサ素子を作り、さら
に常法によって、端面封止及びリード線取り付けを行っ
て、コンデンサ(容量1.5μF)を作った(コンデンサ
A)。
(3)評価 前項(2)で作成したコンデンサ1000個について、85℃
のIRを測定した。この平均値は8.3×102MΩであり、良
好であった(第1表)。
実施例2〜4、比較例1〜4 実施例1において、延伸後の熱処理温度を210℃に変更
した以外は全く同様にして作成したコンデンサ(実施例
2)や、ロール状のフィルムを、50℃で3週間の再熱処
理した以外は、実施例2と全く同様にして作成したコン
デンサ(実施例3)や、トリメチルホスフェートを0.3
重量部にした以外は全く同様にして作成したコンデンサ
(実施例4)は第1表に示すとうりIR特性は良好であっ
た。
しかし、実施例1において延伸後の熱処理温度、熱処理
時間、ロール状フィルムの再熱処理温度、時間などのフ
ィルム製造条件を変更したフィルム(比較例1〜3)、
フィルム中の金属/リン比を変更してフィルムの溶融比
抵抗の異なるフィルム(比較例4)などを用いて作成し
たコンデンサは、誘電体であるフィルムの特性が本発明
の特許請求のいずれかの要件を満たさないため、IR特性
の向上したコンデンサは得られなかった。
〔発明の効果〕 本発明のポリエステルフィルムは、PETを主成分とし、
かつ溶融比抵抗、結晶サイズ、面配向状態、DSCの各特
性が最適化されているため、IR特性が改良されるという
効果を奏する。
このIR特性が良好であるということは、誘電体の絶縁性
が高いことであり、特に高電圧回路で用いるコンデンサ
に最適である。また、該フィルムは、コンデンサのみな
らず、ケーブル、モータ関係、トランス関係、その他の
電気絶縁用途にも使用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 // C08L 67:00

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリエチレンテレフタレートを主成分とす
    るプラスチックフィルムであって、該プラスチックフィ
    ルムの溶融比抵抗値が1.0×109Ω・cm以上であり、かつ
    X線法での結晶サイズXc(Å)及び面配向指数Xiが関係
    式 (Xc−22.0)×(Xi×103−20.0)×10-3≧1.20 を満たし、かつ、示差走査熱量計で該フィルムを測定し
    たときに80〜120℃の範囲に吸熱ピークを持つことを特
    徴とするポリエステルフィルム。
  2. 【請求項2】請求項1記載のポリエステルフィルムを誘
    電体として用いたことを特徴とするコンデンサ。
JP1260877A 1989-10-05 1989-10-05 ポリエステルフィルム及びこれを用いたコンデンサ Expired - Lifetime JPH0747652B2 (ja)

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