雙軸取向聚丙烯膜、金屬化膜和膜電容器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及適合工業(yè)用等的雙軸取向聚丙烯膜，更詳細(xì)而言，涉及即使在高溫時(shí) 也穩(wěn)定的、適合作為維持高的耐電壓性的電容器用電介質(zhì)的雙軸取向聚丙烯膜。
【背景技術(shù)】
[0002] 雙軸取向聚丙烯膜由于透明性、機(jī)械特性、電特性等優(yōu)異，所以被用于以包裝用 途、膠帶用途、電纜包纏及電容器為主的電氣用途等各種用途。
[0003] 其中，電容器用途由于其優(yōu)異的耐電壓特性、低損耗特性，所以不限于直流用途、 交流用途，特別優(yōu)選用于高電壓電容器用。
[0004] 最近，各種電氣設(shè)備正在被進(jìn)行轉(zhuǎn)換，隨之，電容器的小型化、大容量化的要求進(jìn) 一步增強(qiáng)。承載這樣的市場(chǎng)要求，特別是汽車用途（包括混合動(dòng)力車用途）或太陽(yáng)能發(fā)電、 風(fēng)力發(fā)電用途的要求，在使雙軸取向聚丙烯膜的耐電壓性?耐熱性提高，維持生產(chǎn)性、加工 性的同時(shí)，進(jìn)一步的薄膜化成為必需的狀況。
[0005] 從耐電壓性、耐熱性、生產(chǎn)性、加工性的觀點(diǎn)出發(fā)，這樣的雙軸取向聚丙烯膜需要 使表面適度粗面化。粗面化對(duì)于膜的光滑性或油含浸性的提高、或者在金屬蒸鍍電容器中 為賦予安全保障性是特別重要的。在此所說的安全保障性，是指在以形成于該電介質(zhì)膜上 的金屬蒸鍍膜作為電極的金屬蒸鍍電容器中，在異常放電時(shí)蒸鍍金屬因放電能量而飛散， 從而恢復(fù)絕緣性，防止短路，從而維持電容器的功能、或防止電容器的擊穿的功能。該安全 保障性從安全性考慮也是極其重要的特性。
[0006] 作為這樣的粗面化方法，迄今為止提出了壓紋法、噴砂法等機(jī)械方法、采用溶劑的 化學(xué)蝕刻等化學(xué)方法、將混合有聚乙烯等異種聚合物的片進(jìn)行取向的方法、將生成了 0晶 的片進(jìn)行取向的方法等（參照專利文獻(xiàn)1)。
[0007] 然而，在機(jī)械方法和化學(xué)方法中，粗糙密度低，另外在將生成了P晶的片進(jìn)行取 向的方法中，存在容易產(chǎn)生粗大突起的問題。通過這些方法而粗面化的膜，在形成電容器 時(shí)向膜層間的油含浸不充分，容易產(chǎn)生部分未含浸部分，有時(shí)電容器壽命降低。另一方面， 在將配合了聚乙烯等異種聚合物的片進(jìn)行取向的方法中，雖然在形成電容器時(shí)氣泡的殘存 少，但是在將膜回收的情況下，有時(shí)異種的聚合物不適合回收后的用途，存在回收性差這樣 的問題。
[0008] 另外，就采用任一方法的雙軸取向聚丙烯膜而言，作為電容器的高溫100°C以上的 使用條件，在電位梯度為250V/ym以上的嚴(yán)酷的條件下，安全保障性不充分，在可靠性方 面也會(huì)產(chǎn)生問題。在此，電位梯度是指施加于電容器的電介質(zhì)膜的電壓除以該膜厚度所得 的值。
[0009] 對(duì)于粗糙密度及突起的均一性，作為值得注意的技術(shù)，提出了使用高熔融張力聚 丙烯的膜（例如參照專利文獻(xiàn)3)、或?qū)⑸鲜龅木郾┠づc通常的聚丙烯膜層疊而成的膜 (例如參照專利文獻(xiàn)2)。但是，在將高熔融張力聚丙烯樹脂其自身作為電容器用的膜用使 用的情況下，存在不能得到樹脂的結(jié)構(gòu)上充分的耐壓性、耐熱性，特別是在高溫下的絕緣擊 穿電壓顯著降低的問題。另外，在層疊使用高熔融張力聚丙烯的膜和通常的聚丙烯膜的技 術(shù)中，特別是對(duì)于膜厚度為5ym以下的薄膜，存在難以得到電容器用膜所要求的均勻的層 疊厚度的問題。另外，專利文獻(xiàn)4中，公開了對(duì)表面的粗面化度進(jìn)行了控制的雙軸取向聚丙 烯膜，但是在控制膜表面的粗面化度的方面并不充分。
[0010] 關(guān)于至少規(guī)定了一面的膜表面的粗糙的專利文獻(xiàn)4、5,作為形成微細(xì)的粗面的方 法，通過使?jié)茶T坯料片的0晶分率為某范圍內(nèi)，可以使元件卷繞性和耐壓性平衡。但是，該 制造方法不能充分控制膜兩面的粗面化度，且在得到的膜的微細(xì)的粗面程度上，特別是不 能充分滿足汽車用途的電容器所要求的耐壓性、耐熱性和加工性。
[0011] 專利文獻(xiàn)6、7中對(duì)膜的熱收縮率進(jìn)行了規(guī)定，但由于使用的原料的立構(gòu)規(guī)整性相 當(dāng)高，所以生產(chǎn)性的惡化，另外對(duì)于高溫下的耐電壓性、即高溫下的電容器的容量減少及尺 寸穩(wěn)定性，也是不充分的。為了提高更高溫下的耐電壓，在電容器制作中，在工藝條件高溫 化方面也要求作為電容器的更加耐熱化、膜尺寸穩(wěn)定性。
[0012] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0013] 專利文獻(xiàn)
[0014] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2001-324607號(hào)公報(bào)
[0015] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2001-129944號(hào)公報(bào)
[0016] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2001-72778號(hào)公報(bào)
[0017] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開平11-147962號(hào)公報(bào)
[0018] 專利文獻(xiàn)5 :日本特開2007-308604號(hào)公報(bào)
[0019] 專利文獻(xiàn)6 :日本特開平10-119127號(hào)公報(bào)
[0020] 專利文獻(xiàn)7 :日本特開平8-294962號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021] 發(fā)明所要解決的課題
[0022] 本發(fā)明的課題在于，提供一種雙軸取向聚丙烯膜，具有在高電壓用電容器用途中 也優(yōu)異的耐電壓性、和在高電壓下其容量變化也少的可靠性，確保對(duì)電容器的加工性。
[0023] 用于解決課題的手段
[0024] 為解決上述課題，本發(fā)明公開了以下的聚丙烯膜。
[0025] (1) -種雙軸取向聚丙烯膜，含有聚丙烯，所述聚丙烯的內(nèi)消旋五單元組分率為 95 %以上且低于98 %，通過測(cè)微計(jì)法得到的厚度為1~3ym，寬度方向的140°C下的熱收縮 應(yīng)力值為〇~lN/mm2。
[0026] 而且，作為上述膜的優(yōu)選的方式，本發(fā)明公開如下的聚丙烯膜。
[0027] (3)根據(jù)前述的聚丙烯膜，長(zhǎng)度方向的140°C下的熱收縮應(yīng)力值為0? 5~2N/mm2。
[0028] (4)根據(jù)前述任一項(xiàng)所述的雙軸取向聚丙烯膜，長(zhǎng)度方向和寬度方向的140°C下 的熱收縮應(yīng)力值的總和為〇. 5~2. 5N/mm2。
[0029] (5)根據(jù)前述任一項(xiàng)所述的雙軸取向聚丙烯膜，在140°C下處理15分鐘后的熱收 縮率在長(zhǎng)度方向上為4~7%，在寬度方向上為0~2%。
[0030] (6)根據(jù)前述任一項(xiàng)所述的雙軸取向聚丙烯膜，長(zhǎng)度方向和寬度方向的在120°C 下處理15分鐘后的各自的熱收縮率之和為2. 5%以下。
[0031] (7)-種金屬化膜，是在前述任一項(xiàng)所述的雙軸取向聚丙烯膜的至少一面設(shè)置金 屬膜而成的。
[0032] (8)根據(jù)前述的金屬化膜，金屬膜的表面電阻值在1~20Q/ □的范圍內(nèi)。
[0033] 而且，作為所述金屬化膜的用途，本發(fā)明公開如下的膜電容器。
[0034] (9) -種膜電容器，具有前述任一項(xiàng)所述的金屬化膜。
[0035] (10) -種前述任一項(xiàng)所述的雙軸取向膜的制造方法，具有以下工序：
[0036] 將聚丙烯樹脂熔融擠出，得到未拉伸片的工序；
[0037] 對(duì)所述未拉伸片進(jìn)行雙軸拉伸，得到膜的工序；
[0038] 將所述膜松弛20~30 %的工序（I)。
[0039] (11)根據(jù)前述的雙軸取向膜的制造方法，松弛的工序⑴由多個(gè)進(jìn)行松弛的工序 (II)構(gòu)成，最初的工序（II)中的松弛率比其它段的松弛率高。
[0040] 發(fā)明效果
[0041] 根據(jù)本發(fā)明，可得到耐電壓性優(yōu)異，即使在高電壓下其容量變化也少，確保了對(duì)電 容器的加工性的雙軸取向聚丙烯膜。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 本發(fā)明的雙軸取向聚丙烯膜，膜中的聚丙烯的內(nèi)消旋五單元組分率為95%以上且 低于98%。另外，該膜的通過測(cè)微計(jì)法得到的厚度為1~3ym，寬度方向的140°C下的熱收 縮應(yīng)力值為0~lN/mm2。
[0043] 首先，對(duì)厚度進(jìn)行說明。從電容器元件尺寸和制膜穩(wěn)定性的方面出發(fā)，本發(fā)明的雙 軸取向聚丙烯膜通過測(cè)微計(jì)法的膜厚度優(yōu)選為1~3ym。膜厚度優(yōu)選為1. 2ym以上，更優(yōu) 選為1.5ym以上。另外優(yōu)選為2.5ym以下，更優(yōu)選為2.3ym以下。如果膜的厚度過薄， 則有時(shí)機(jī)械強(qiáng)度及絕緣擊穿強(qiáng)度、耐熱性變差。另外，如果膜的厚度過厚，則難以制備均一 厚度的膜，另外，在用作電容器用的電介質(zhì)的情況下，單位體積的容量減小。
[0044] 另外，本發(fā)明的膜中含有的聚丙烯，內(nèi)消旋五單元組分率為95%以上且低于 98%。如果為98%以上，則有時(shí)薄的膜的生產(chǎn)性極其低下。另外，有時(shí)膜的結(jié)晶性容易變 高，非晶部的面取向降低，室溫下的耐電壓性降低。如果低于95%，則有時(shí)耐熱性或特別是 高溫下的可靠性降低。
[0045] 另外，本發(fā)明的膜，寬度方向的140°C下的熱收縮應(yīng)力值為0~lN/mm2。更優(yōu)選為 0.lN/mm2以上。另外，優(yōu)選為0. 6N/mm2以下。如果寬度方向的140°C下的熱收縮應(yīng)力低于 〇N/mm2,則實(shí)際上膜不收縮而熱膨脹，在電容器制作時(shí)的時(shí)效處理時(shí)，端面卷曲，有時(shí)電特 性降低。另外，如果超過lN/mm2,則因電容器制作時(shí)的時(shí)效溫度而發(fā)生端面卷曲，有時(shí)產(chǎn)生 電特性降低或電容器形狀變形的不良情況。
[0046] 在此，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)背景進(jìn)行說明。要使聚丙烯膜的耐熱性、尺寸穩(wěn)定性、可靠 性、電容器加工性良好，控制聚丙烯膜的熱收縮行為至為重要。另外，要使電容器的加工性 良好，將膜表面適度粗面化，使膜層間間隔的均一性、膜彼此間或與輸送輥間的滑動(dòng)容易度 適當(dāng)化至為重要。在制成元件的情況下，也要求降低膜彼此的局部的層間密合或降低殘留 應(yīng)力。
[0047] 因此，本發(fā)明中，首先，采用以現(xiàn)有的熱收縮率不能表現(xiàn)的高溫時(shí)的熱收縮應(yīng)力值 作為控制因子。即，通過采用140°C下的寬度方向的熱收縮應(yīng)力值作為控制對(duì)象，可以得到 適合的元件，得到高溫處理下的形狀維持和高溫下的耐電壓、可靠性、尺寸穩(wěn)定性。
[0048]另外，本發(fā)明的雙軸取向聚丙烯膜，長(zhǎng)度方向的140°C下的熱收縮應(yīng)力值優(yōu)選為 0. 5N/mm2以上，更優(yōu)選為0. 9N/mm2以上。另外，該值優(yōu)選為2N/mm2以下，更優(yōu)選為1. 6N/mm2 以下。如果140°C下的長(zhǎng)度方向的熱收縮應(yīng)力值在上述的范圍內(nèi)，則因電容器形成時(shí)的長(zhǎng)度 方向卷緊，從而膜層間間隙的均一性提高，電容器壽命、可靠性改善，可以得到適合電特性 優(yōu)異的電容器用的膜。
[0049] 另外，140°C下的長(zhǎng)度方向的熱收縮應(yīng)力值和寬度方向的熱收縮應(yīng)力值之和優(yōu)選 為0. 5N/mm2以上，更優(yōu)選為1.ON/mm2以上。另外，該應(yīng)力值之和優(yōu)選為2. 5N/mm2以下，更 優(yōu)選為2. 2N/mm2以下。如果該熱收縮應(yīng)力值之和在上述的范圍，則電容器形成時(shí)，膜層間 的間隔的均一性提高，端部的卷曲被抑制，電容器壽命、可靠性得以改善。另外，與端部噴鍍 金屬的接觸性良好，可以得到電特性優(yōu)異的電容器。
[0050] 本發(fā)明的雙軸取向聚丙烯膜，在140°C下處理15分鐘后的熱收縮率在長(zhǎng)度方向 上優(yōu)選為4%以上，更優(yōu)選為4. 5%以上。另外，該熱收縮率優(yōu)選為7%以下，更優(yōu)選為6% 以下。寬度方向上的在140°C下處理15分鐘后的熱收縮率優(yōu)選為0~2%，更優(yōu)選為低于 1. 5%。如果在140