聚丙烯膜和膜電容器制造技術

本發明專利技術涉及在125℃測得的膜主軸方向的抗斷裂強度與膜主軸正交方向的抗斷裂強度之和為250MPa以上的聚丙烯膜。本發明專利技術提供一種聚丙烯膜，該聚丙烯膜在高電壓用電容器用途中能夠發揮高溫時優異的耐電壓性和可靠性，同時滿足適合該電容器用途等的熱尺寸穩定性和高剛性化。

Polypropylene film and membrane capacitor

The present invention relates to polypropylene film with an anti fracture strength of more than 250MPa in the direction of the main axis of the film measured at 125 DEG C and the orthogonal direction of the main axis of the film. The invention provides a polypropylene film of the polypropylene film in high voltage capacitor for use in high temperature can exert excellent resistance to voltage and reliability, and meet for the capacitor use the thermal stability and high rigidity.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】聚丙烯膜和膜電容器
本專利技術涉及適合包裝用、工業用等的聚丙烯膜，進一步詳細而言，涉及作為電容器用電介質即使在高溫環境下也能夠維持高耐電壓性和可靠性的、適合電容器用途的聚丙烯膜。
技術介紹
聚丙烯膜的透明性、機械特性、電特性等優異，因此可用于包裝用途、帶(tape)用途、電纜包裝、以電容器為代表的電氣用途等各種各樣的用途。其中，關于電容器用途，由于其優異的耐電壓特性、低損耗特性，因此不限于直流用途、交流用途，還特別優選用于高電壓電容器。最近，各種電氣設備不斷被逆變器化，與此相伴，對電容器的小型化、大容量化的要求進一步提高。受這樣的市場、特別是汽車用途(包含混合動力汽車用途)、太陽能發電、風力發電用途的要求，現狀變為必須提高聚丙烯膜的耐電壓性，維持生產性、加工性，同時進一步薄膜化。從耐電壓性、生產性、加工性的觀點出發，該聚丙烯膜在膜面內的高剛性化是必要的，特別是為了提高耐電壓性，膜面內的高剛性化是重要的。此外，在耐熱性這樣的觀點方面，在考慮將來使用SiC的功率半導體用途的情況下，普遍認為使用環境的溫度超過120℃。從作為電容器所要求的進一步的耐熱化和耐電壓性出發，要求在125℃這樣的高溫下的膜高剛性化。然而，如非專利文獻1中記載的那樣，聚丙烯膜的使用溫度上限被認為是約110℃，在超過120℃的溫度、例如125℃這樣的溫度環境下，難以維持高耐電壓性。例如，專利文獻1中介紹了在室溫下測得的抗斷裂強度高的膜，但由于沒有橫向拉伸后的松弛和熱處理工序，因此結晶度低，且熱收縮也大，在125℃的高溫環境下分子鏈取向緩和，在125℃測得的抗斷裂強度不能說是高的。專利文獻2中也介紹了在室溫下測得的抗斷裂強度高的聚丙烯膜，但是橫向拉伸后的熱處理溫度高，因此在125℃的高溫環境下分子鏈取向緩和，在125℃測得的抗斷裂強度不能說是高的。此外，在制膜穩定性、厚度精度這些方面也不滿意。這些技術在實際使用中高溫下的電容器的容量維持方面也未必充分。此外，專利文獻3中介紹了使80℃的楊氏模量提高的膜，但由于添加了Tg為120℃以下的石油樹脂，因此在125℃測得的抗斷裂強度不能說是高的。此外，作為用于獲得高絕緣性能的一種方法，可舉出添加結晶成核劑的方法。一般而言，聚丙烯的結晶成核劑大致分為非熔融型成核劑和熔融型成核劑這兩種。通過向聚丙烯中添加結晶成核劑，從而在熔融結晶化時，能夠以成核劑為起點生成大量結晶核，在熔融聚丙烯中，結晶成核劑不熔融地存在的情況被認為是非熔融型成核劑。另一方面，熔融型成核劑的特征在于，在熔融聚丙烯中成核劑熔融，在冷卻過程中形成網絡結構，從而形成非常微小的球晶。作為聚丙烯的熔融型成核劑，山梨糖醇系成核劑被人們熟知(例如，專利文獻4、5)。然而，這些山梨糖醇系成核劑的耐熱溫度不太高，因此在熔融擠出中成核劑發生分解，成核劑效果不能充分發揮，特別是在125℃這樣的高溫環境下，耐電壓的提高不能說是充分的。作為其他熔融型成核劑，可舉出諾尼醇系成核劑。例如，專利文獻6中介紹了向利用金屬茂催化劑聚合的均聚丙烯中添加諾尼醇系成核劑的技術。然而，利用單點催化劑聚合的均聚丙烯的熔點低，在125℃這樣的高溫環境下，耐電壓的提高不能說是充分的。此外，即使向通常利用Ziegler-Natta催化劑制造的聚丙烯中添加諾尼醇系成核劑，在高溫環境下也不能觀察到耐電壓性的提高。以往，熔融型成核劑是作為透明成核劑，出于提高聚丙烯系樹脂的透明性、低霧度化的目的而添加的。在該情況下，作為聚丙烯，使用結晶性低、透明化效果好的無規共聚物、立體規則性低的均聚丙烯。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本特開平8-300470號公報專利文獻2：日本特開平8-80564號公報專利文獻3：日本特開2004-161799號公報專利文獻4：日本特開昭58-134714號公報專利文獻5：日本特開昭60-88049號公報專利文獻6：日本特表2013-538258號公報非專利文獻非專利文獻1：日経エレクトロニクス，2012年9月17日，p.57-62
技術實現思路
專利技術所要解決的課題本專利技術者們為了解決上述課題而進行了深入研究，結果完成了本專利技術。本專利技術提供一種聚丙烯膜，該聚丙烯膜即使在高電壓用電容器用途中也能夠發揮優異的高溫時的耐電壓性和可靠性，同時滿足適合該電容器用途等的熱尺寸穩定性和高剛性化。用于解決課題的方法上述課題可以通過在125℃測得的膜主軸方向的抗斷裂強度與膜主軸正交方向的抗斷裂強度之和為250MPa以上的聚丙烯膜實現。專利技術效果本專利技術能夠提供同時滿足高溫下的高剛性化和優異的熱尺寸穩定性的聚丙烯膜，因此能夠適用于包裝用途、帶(tape)用途、電纜包裝、以電容器為代表的電氣用途等各種各樣的用途，特別適合電容器用途，優選適用于汽車、太陽能發電、風力發電。具體實施方式關于本專利技術的聚丙烯膜，在125℃測得的膜主軸方向的抗斷裂強度與膜主軸正交方向的抗斷裂強度之和為250MPa以上。詳細情況后述，將以圓周狀測定膜平面而得的抗斷裂強度中取得最大的值的方向定義為該膜主軸方向。此外，將與該主軸方向正交的方向定義為主軸正交方向。在膜樣品為細長條、卷軸、筒等形狀、且樣品的寬度小于50mm、不能利用抗斷裂強度測定主軸方向的情況下，利用廣角X射線如下那樣測定聚丙烯膜的α晶(110)面的結晶取向，定義主軸方向和主軸正交方向。詳細而言，對膜表面沿垂直方向入射X射線，沿圓周方向掃描2θ＝約14°(α晶(110)面)的結晶峰，將所得的衍射強度分布中衍射強度高的方向設為膜主軸方向、與其正交的方向設為主軸正交方向。在125℃測得的膜主軸方向的抗斷裂強度與膜主軸正交方向的抗斷裂強度之和小于250MPa的情況下，存在導致高溫下膜的耐電壓性下降、或者混入異物時發生短路的情況，在制成電容器時可能引起容量下降、短路破壞。從上述觀點來看，在125℃測得的膜主軸方向的抗斷裂強度與膜主軸正交方向的抗斷裂強度之和更優選為280MPa以上，進一步優選為320MPa以上。上限不受特別限定，但在膜的剛性過高的情況下，存在柔軟性受損、操作性差的情況，因此500MPa是上限。專利技術者們通過深入研究發現，在125℃測得的膜的主軸方向的抗斷裂強度與膜主軸正交方向的抗斷裂強度之和、與高溫時的電容器耐電壓特性有高的相關性，為了提高電容器特性的高溫耐電壓和可靠性，控制在125℃測得的膜的主軸方向的抗斷裂強度與膜主軸正交方向的抗斷裂強度之和為較高是重要的。在此，作為將在125℃測得的膜的主軸方向的抗斷裂強度與膜主軸正交方向的抗斷裂強度之和控制在這樣范圍內的方法，可舉出例如，將使用原料、縱·橫向拉伸倍率、拉伸溫度控制在后述的范圍內，或者在雙軸拉伸后的熱處理和松弛處理工序中，首先經過以比拉伸溫度低的溫度進行的處理工序(第1階段處理工序)，再以比前述處理溫度高且小于雙軸拉伸時的寬度方向拉伸溫度的溫度實施熱處理工序(第2階段處理工序)。此外，本專利技術的聚丙烯膜在125℃測得的膜主軸正交方向的抗斷裂強度優選為80MPa以上。更優選為100MPa以上，進一步優選為120MPa以上。上限不受特別限定，但在膜的剛性過高的情況下，存在柔軟性受損、操作性差的情況，因此300MPa是上限。在125℃測得的膜主軸正交方向的抗斷裂強度小于80MPa的情況下，存在導致高溫下膜的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種聚丙烯膜，在125℃測得的膜主軸方向的抗斷裂強度與膜主軸正交方向的抗斷裂強度之和為250MPa以上。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.09.19 JP 2014-191075;2014.09.19 JP 2014-191071.一種聚丙烯膜，在125℃測得的膜主軸方向的抗斷裂強度與膜主軸正交方向的抗斷裂強度之和為250MPa以上。2.根據權利要求1所述的聚丙烯膜，在125℃測得的膜主軸正交方向的抗斷裂強度為80MPa以上。3.根據權利要求1或2所述的聚丙烯膜，在125℃測得的膜主軸正交方向的伸長率為5％時的應力即F5值為8MPa以上。4.根據權利要求1～3中任一項所述的聚丙烯膜，在125℃加熱處理15分鐘時的膜主軸方向的熱收縮率為1％以下。5.根據權利要求1～4中任一項所述的聚丙烯膜，將在23℃測得的膜主軸正交方向的抗斷裂強度記為Fm，Fm的單位為MPa，將在125℃加熱處理15分鐘時的膜主軸正交方向的熱收縮率記為Sm，Sm的單位為％...

【專利技術屬性】
技術研發人員：岡田一馬，大倉正壽，今西康之，久萬琢也，
申請(專利權)人：東麗株式會社，
類型：發明
國別省市：日本,JP